Cu-Al-Mn合金的低温形状记忆效应与晶体结构的关系

利用自制的合金低温特性测量装置研究马氏体相变温度Ms为100 K左右的Cu-Al-Mn低温形状记忆合金的形状记忆性能,并采用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等研究其微观结构。结果表明：Cu-Al-Mn合金具有良好的形状记忆性能,其XRD谱中除含β相的衍射峰外没有其他相的衍射峰,并且有序度越高,合金的形状记忆性能越好;其它相的析出尤其是α（Cu）相的大量析出使得合金的形状记忆性能变差;在Cu-Al-Mn合金中,随着Mn和Al含量的增加,其马氏体相变温度降低。     

淬火温度对Co40.5Ni34Al25.5合金相变和磁性的影响

用金相显微分析、DSC和VSM方法研究了Co40.5Ni34Al25.5合金马氏体相变和Curie点随淬火温度的变化,通过三点弯曲试验研究其形状记忆效果.结果发现该合金马氏体相变温度和Curie点与淬火温度成正比关系.马氏体相变的4种温度,即Ms,Mf,As和Af基本平行变化,淬火温度每升高10℃,马氏体相变温度和Curie点升高8℃～9℃.β相中Al的含量随淬火温度升高而降低,因而使马氏体相变温度和Curie点升高.1320℃淬火的Co40.5Ni34Al25.5合金的弯曲强度约为450 MPa,弯曲试验表明Co40.5Ni34Al25.5合金有双向形状记忆特性.     

铁磁性Co-Fe记忆合金的马氏体相变特性及形状记忆效应

采用光学显微镜、X射线衍射、DSC、弯曲试验等方法研究了Co-Fe合金的微观组织结构、马氏体相变特性及形状记忆效应.结果表明:Co-Fe合金的记忆效应源自合金中的fcc/hcp马氏体相变;Co-xFe(x=2%～6%,质量分数)合金在x≥5.65%时为单一fcc结构的y相,在x≤5.6时为含有ε马氏体相和γ相的双相组织;该合金的马氏体相变温度随着Fe含量的增加而线性降低,之间关系为:Ms(℃)=417-69.97x(Fe%);Co-4Fe合金的形状记忆可回复应变最大为0.86%,相信通过进一步的热处理和记忆训练,该合金会表现出更好的记忆效应.     

γ相对磁形状记忆合金Co-Ni-Ga马氏体相变和形状记忆效应的影响

利用扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪和材料试验机等手段,研究不同热处理条件下γ相对Co44Ni26Ga30合金马氏体相变温度、力学性能和形状记忆效应的影响。结果表明：随热处理保温时间的延长,γ相析出增多,使得马氏体相变温度降低;γ相的引入显著改善合金的韧性,但损害了合金的形状记忆回复性能;通过适当的热机械训练可以大幅提高合金的形状记忆回复能力,最大形状回复率可达93%。     

Ti-49.8Ni形状记忆合金的氧化、相变和形变特性

用热重分析仪、X射线衍射仪、示差扫描热分析仪及拉伸试验机研究了Ti-49.8Ni形状记忆合金(SMA)的氧化、相变和形变特性.结果表明,退火温度超过600℃时Ti-49.8Ni合金的氧化加剧;400～600℃退火态Ti-49.8Ni合金冷却/加热时的相变类型为A→R→M/M→A(A-母相,R-R相,M-马氏体相),随退火温度升高,合金的马氏体相变温度升高,R相变温度基本不变,马氏体相变热滞先减小后升高,马氏体再取向应力先降低后升高,合金的塑性提高.Ti-49.8Ni合金室温相组成为M和TiO2,呈形状记忆效应;形变温度超过110℃后合金呈超弹性.400～550℃退火态合金的SME特性良好,退火温度高于600℃后合金特性变差;随循环次数增加,Ti-49.8Ni合金弹簧的应变恢复率减小,循环次数超过100次后恢复率衰减变缓.     

偏共析U-Nb合金的变形及应变回复行为

对U-Nb合金施加不同程度的预应变后,利用自制的变形测量装置研究该合金在加热时的应变回复行为,结合透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)仪等对U-Nb合金的变形机制及形状记忆效应进行探讨。结果表明:高密度的孪晶组织在变形时的相互吞并、长大及择优取向是该合金在形变初期的主要变形机制,并认为U-Nb合金具有显著的形状记忆效应(SME),在加热过程中,其最大应变回复量可达3.2%,升温时粗大的孪晶组织通过逆相变重新取向和分解是导致该合金具有形状记忆效应的主要原因。     

富钛的Ti51Ni47Si2形状记忆合金的马氏体相变

近等原子TiNi合金具有优异的形状记忆效应和超弹性,因此,在工程和医疗及牙科方面得到了广泛的应用。影响TiNi合金形状记忆性能的因素除了热循环、热处理、冷轧外,添加第三元素对其相变也有重要影响,如用钒、锆、铁及钴元素取代镍后,马氏体转变温度(Ms)降低,而用金、钯及铂部分取代镍后会显著增加Ms点。TiNiFe、TiNiAl及TiNiCo合金相变顺序为高温立方相B2→三角晶系中间相(R)→斜方晶系(B19);而对于TiNiCu、TiNiPd合金而言,相变顺序则为B2→B19→B19′(B19′为低温单斜晶系)。 采用射频溅射法制备的TiNi薄膜变形大,回复力强,被认…     

Ti-51.1Ni形状记忆合金相变和低温形变特性

用示差扫描量热仪(DSC)和拉伸试验研究了退火温度对形变处理态Ti-51.1Ni(原子分数, %)形状记忆合金相变和低温形变特性的影响。结果表明,随退火温度升高,合金冷却 / 加热时相变类型由A→R / M→R→A型向A→R→M / M→R→A型再向A→R→M / M→A(A-母相B2,R-R相,M-马氏体相)型转变,R相变温度和M相变热滞降低,M相变温度升高,R相变热滞变化不大,保持在6.5 ℃左右。在10 ℃变形时,400~550 ℃退火态合金呈现形状记忆效应(SME)+超弹性(SE)特性,600~700 ℃退火态合金呈现SE特性,随退火温度升高,合金由SME SE向SE特性转变。合金的退火再结晶温度为590 ℃,在590~650 ℃退火后合金可获得50.83 %的断裂应变值,塑变性能优良,成型加工温度可选定在590~650℃之间。在使用该合金制作能耗阻尼器及相关缓冲减震装置时退火处理温度可选择大于550℃;制作超弹性器件时,退火处理温度可选择小于400 ℃和大于600 ℃。     

Ni_（56）Mn_（25-x）Cr_xGa_（19）（x=0,2,4,6）高温形状记忆合金

详细地研究了Ni56Mn25-xCrxGa19（x=0,2,4,6）合金的微观组织结构、马氏体相变特性、力学性能及形状记忆效应。结果表明：当x=0时,合金呈现出单一的四方结构马氏体相;当x≥2时,合金的微观组织为包含马氏体相和γ相的双相结构;随着Cr元素的增加,合金的马氏体相变温度逐渐降低,其峰值温度从x=0时的401℃降低到x=6时的197℃。热轧和拉伸试验表明：通过添加Cr元素在合金微观组织中引入γ相可有效地提高合金的热加工性能和塑性,x≥4的合金可通过常规热轧得到表面状态良好的1mm厚的片材,合金的拉伸应力和应变在x=4和6时分别为497MPa,8%和454MPa,5.5%;x=4的合金在残余应变为4.5%时可得到2.7%的形状记忆回复,而x=6的合金在残余应变为3.5%时的可回复应变为1.9%。     

单晶Ni52Mn16．4Fe8Ga23．6的磁控形状记忆效应和磁感生应变

用磁悬浮冷坩埚提拉设备沿[001]方向生长了组分为Ni52Mn16.4Fe8Ga23.6的单晶,通过磁增强相变应变和磁感生应变的测量研究了该材料磁控形状记忆效应和磁感生应变的温度稳定性。结果发现该材料不但具有大的自发相变应变、磁增强相变应变和磁感生应变,而且磁感生应变具有很好的温度稳定性,从265K到100K,饱和磁感生应变的最大减小量不超过10％。另外,实验也发现磁感生应变量最大的方向是沿晶体母相的[001]方向(即单晶生长方向)。根据合金形状记忆的特点和磁场诱导应变的机理对实验结果进行了分析和讨论。     

Ti-50.8Ni合金的相变、形状记忆和超弹性特性

用热重分析仪、X射线衍射仪、光学显微镜、示差扫描热分析仪和拉伸试验研究了Ti-50.8Ni形状记忆合金的组织、相变、形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)特性。结果表明,Ti-50.8Ni合金在600℃以下退火后组织呈纤维状,在该温度以上退火后组织呈等轴状。加热温度超过600℃后合金氧化加剧。随退火温度Ta升高,合金冷却/加热过程中的相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型再向A→R/R→A型转变(A—奥氏体,R—R相,M—马氏体),合金的M相变温度升高,R相变温度降低,M相变热滞降低,合金室温特性由SME+SE向SE转变。形变温度Td<20℃时,合金弹簧呈SME+SE,Td>30℃时,合金弹簧呈SE。随Td升高,合金弹簧的应力诱发M应力升高。     

CuAlMn形状记忆合金微观组织对阻尼性能的影响

研究了一系列典型CuAlMn系形状记忆合金的室温组织和阻尼特性.表面应力振幅4.05MPa时,马氏体态和母相态的室温阻尼性能相当(Q-1≈0.1).当应力振幅由4.05MPa增加到40.5MPa时,无论是在马氏体态还是母相态,CuAlMn形状记忆合金的阻尼性能都随应力振幅增加而下降,但母相态阻尼性能下降速度更快.研究结果说明常温下应力振幅对阻尼性能的影响不同于升降温过程.     

Co对Ti-Ni形状记忆合金相变和形变特性的影响

用热重分析仪、X射线衍射仪、示差扫描量热仪及拉伸试验研究了Co对Ti-49.8Ni(at%,下同)形状记忆合金相变和形变特性的影响。结果表明,中温退火态Ti-49.8Ni合金冷却/加热时的相变类型为A→R→M/M→A(A—母相,R—R相,M—马氏体相);随退火温度升高,该合金的马氏体相变温度升高,R相变温度先升高后降低;该合金室温相组成为马氏体,具有形状记忆效应(SME)。用1%Co置换等量Ti后所得Ti-49.8Ni-1Co合金冷却/加热时的相变类型为A→R→M/M→R→A,相变温度低,室温组成相为母相A,具有超弹性(SE)特性。退火温度低于600℃时,Ti-Ni基合金的SME和SE特性良好,退火温度超过600℃后,合金氧化加剧,SME和SE特性变差,塑性显著提高。     

Martensitic transition and shape memory effect of Ti-Zr-Mo series alloys

Development of shape memory alloys is always one of the most important directions for functional Ti alloys. The Ti-Zr-Mo series alloys with various Mo contents were prepared. The main aim of the current work is to investigate the effects of Mo on martensitic transition and shape memory effect of Ti-Zr alloy. The X-ray diffraction and transmission electron microscope results indicate that the phase constitution of the examined alloys is greatly dependent on Mo content. The Ti-Zr-Mo alloy with 2 wt% Mo is composed mainly of α′ martensite and a few β phase. As the Mo content increased to 4 wt%, the Ti-50Zr-4Mo alloy consists of α″ martensite and β phase. As the Mo content further increased to 8 wt%, the alloy consists mainly β phase and a barely detectable amount of α″ martensite. Thermal analysis shows that the reverse martensitic transition temperature of the examined alloys decreases with the increasing of Mo. The reverse martensitic transition start, A_s, temperature is approximately 584 °C for Ti-50Zr-2Mo alloy and 519 °C for Ti-50Zr-4Mo, respectively. And the martensitic transition start, M_s, temperature is approximately 553 °C and 501 °C for that two alloys, respectively. But no obvious exothermic and/or endothermic peak can be observed in DSC curve of Ti-50Zr-8Mo alloy. Furthermore, the effect of Mo content on shape memory recovery ratio, η, of the examined alloys was also investigated. Results show that the η first increases and then decreases with the increasing of Mo. The alloy with 4 wt% Mo has the maximum η approximately 13.8%. The influencing mechanism of Mo content on shape memory effect of the examined alloys was also discussed. This findings not only supplied a series of shape memory TiZr-based alloys, but also enriched and deepened the theory of shape memory effect.     

智能型暖气片温度控制阀的设计

根据形状记忆合金记忆效应的特性实现温度控制阀的设计。控制阀中的驱动弹簧是由Ni—Ti合金制成的，它既是感温元件又是控制元件，与偏压弹簧结合共同完成控制过程。形状记忆弹簧感应房间温度的变化而发生形状上的变化，驱动滑块移动，控制热水流量，起到调节房间温度的作用。     

Ti-Ni-V形状记忆合金及其弹簧的相变和形变特性

用X射线衍射仪、示差扫描量热仪和拉伸实验研究了退火温度Tan和形变温度Td对Ti-50.8Ni-0.5V形状记忆合金丝及其弹簧的相变和形变特性的影响。结果表明:400～600℃退火态合金的室温相组成为B2和R相。冷却/加热时,350～400℃退火态合金发生A→R/R→A(A—母相,R—R相)一阶段可逆相变;450～500℃退火态合金发生A→R→M/M→R→A(M—马氏体相)两阶段可逆相变;550℃退火态合金发生A→R→M/M→A型相变;600℃退火态合金发生A→M/M→A一阶段可逆相变。随Tan升高,R相变温度先升高后降低,M相变温度先升高后趋于稳定,M相变热滞快速降低,而R相变热滞则几乎不受退火温度影响。随Td和Tan升高,退火态Ti-50.8Ni-0.5V合金弹簧的应力诱发M临界切应力升高。     

Microstructure and shape memory behavior of a Ti–30Nb–3Pd alloy

High temperature shape memory behavior has been found in a Ti30Nb3Pd (wt%) ternary alloy. The alloy has a M_s  561 K, M_f  446 K, A_s  678 K and A_f  772 K after being deformed and solution treated at 973–1173 K, followed by water-quenching. A strain limit for 100% recovery was measured around 2% after aging at 873 K for 20 min. A detailed microstructural investigation related to the shape memory effect is reported.     

退火态Ti-49.8Ni形状记忆合金的组织及性能研究

用光学显微技术及拉伸试验研究了退火温度T_a和形变温度T_d对Ti-49.8Ni(原子分数,%)形状记忆合金(SMA)丝材及弹簧的显微组织与形状记忆行为的影响.结果表明:冷加工态Ti-49.8Ni合金组织呈纤维状;退火后,随T_a升高,其显微组织逐渐从纤维状向等轴状过渡,合金丝和弹簧的马氏体(M)再取向力先减小后增大;退火态合金在室温下呈形状记忆效应,随T_d升高,合金的M再取向力升高,形状记忆效应份额逐渐减少,超弹性效应份额逐渐增加.     

CuZnAl形状记忆合金弹簧的应用研究

应用CuZnAl形状记忆合金的感温-驱动原理,制作了太阳尾随模拟装置,探讨了该系统中形状记忆合金弹簧的设计原理及方法。同时采用定量金相、电子探针、电阻法、X射线衍射等方法,研究了加入复合稀土及热处理工艺对CuZnAl形状记忆合金中马氏体稳定化的影响。实验结果表明,形状记忆合金弹簧材料的应力-应变曲线是非线性的,弹性模量等不是常数,而是随温度变化的,所以设计原理主要考虑温度的因素,并对防止发生马氏体稳定化的原因进行了论述。     

退火温度对淬火态Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金记忆效应的影响

研究了退火温度对淬火态预先存在热诱发ε马氏体的Fe-14Mn-5.5Si-8.0Cr-5.0Ni合金和无热诱发ε马氏体的Fe-19Mn-5.0Si-8.0Cr-6.0Ni合金记忆效应的影响。结果表明:预先存在热马氏体合金的形状回复率随退火温度的升高,先上升后下降,在500℃附近达到最大值。但无热马氏体存在合金的形状回复率随退火温度的变化却相反,在500℃附近达到最小值;两种合金的Ms温度都随退火温度的升高而下降,在500℃附近达到最低。预先存在热马氏体的合金由于退火后Ms温度的降低,减少了热诱发的马氏体量,因而形状记忆效应得到了提高;而无热马氏体存在的合金由于退火后Ms温度的进一步下降,使得应力诱发马氏体转变更不容易发生,因此形状记忆效应反而下降。