添加Co对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能的影响

以400和600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金为对象,用示差扫描热分析仪、光学显微术、X射线衍射仪和拉伸试验研究了添加Co对退火态Ti-Ni形状记忆合金相变、组织和形状记忆行为的影响。结果表明,400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却时皆发生A→R→M(A-母相,R-R相,M-马氏体)两阶段相变;加热时Ti-49.8Ni合金发生M→A一阶段相变,Ti-49.8Ni-1.0Co合金发生M→R→A两阶段相变;600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却加热时皆发生一阶段AM相变。400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金的组织呈纤维状,塑性较差;600℃退火态合金的组织呈等轴状,塑性良好。Ti-49.8Ni合金室温组成相为马氏体,呈形状记忆效应;Ti-49.8Ni-1.0Co合金的室温组成相为母相B2,呈超弹性特性。退火时间对Ti-Ni合金的组织和性能影响不大,合金的相变温度随退火时间延长缓慢升高。形变温度显著影响Ti-Ni合金的超弹性特性,随形变温度升高合金的超弹性应力增加,超弹性滞回面积减小。     

《马氏体相变》讲座 第六讲 热弹性马氏体、材料的伪弹性和形状记忆效应

第六讲热弹性马氏体、材料的伪弹性和形状记忆效应在这一讲中,我们要讨论三个与马氏体相变有关的问题,这就是热弹性马氏体、伪弹性和形状记忆效应。我们已经看到,大多数马氏体相变中,由于相变而产生的形状变化的协调是范性的,这种范性协调或范性形变会引起自催化形核。范性形变产生的新位错还会干扰马氏体界面的规则结构,当马氏体界面向前推进与位错相遇时就会解体,从而使马氏体界面停止前进。这一停止是不可逆的,当温     

热机械处理中退火时间对Fe-Mn-Si基合金形状记忆效应的影响

热机械处理能显著改善Fe-Mn-Si基合金的形状记忆效应。本工作中，对铸态Fe-Mn-Si基合金进行热锻、20%冷轧变形及固溶处理，随后在1073 K对部分经10%室温拉伸变形的试样进行不同时间退火处理。借助背散射电子显微分析(EBSD)、RGM-4300型万能试验机、示差四端电阻法及弯曲法研究热机械处理中退火时间对Fe-Mn-Si基合金微观组织和形状记忆效应的影响规律。结果表明：固溶态Fe-Mn-Si基合金的可恢复应变为4.1%;当经过退火时间为10 min的热机械处理后，合金的可恢复应变显著提高至5.3%;当进一步延长热机械处理的退火时间，合金的可恢复应变随之下降；当热机械处理的退火时间为180 min时，合金的可恢复应变下降至4.9%。随着热机械处理的退火时间延长，退火孪晶分数增加，堆垛层错密度下降，从而导致Fe-Mn-Si基合金促进应力诱发ε马氏体相变和抑制塑性滑移的能力变弱。这是Fe-Mn-Si基合金的可恢复应变随着热机械处理的退火时间延长而降低的主要原因。     

NiTiHf高温形状记忆合金的相变行为和形状记忆效应

利用透射电镜、X射线衍射仪和示差热分析仪系统分析了Ni49Ti36Hf15合金的相变行为及其形状记忆效应。结果表明，Ni49Ti36Hf15合金的热马氏体变体间构成典型的自协作组态，主要呈矛头状、镶嵌块状和楔状3种形态，亚结构主要为（001）复合孪晶。随着热循环次数的增加，相变温度降低，经50次热循环后，相变温度随热循环次数增加变化趋势不明显。固溶处理Ni49Ti36Hf15合金在20－184℃范围内弯曲变形时，呈现良好的形状记忆效应，其最大可恢复应变可达3％。形状恢复率随着弯曲变形温度的增加而下降，当弯曲变形温度大于317℃时，形状恢复率下降为0。     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C系形状记忆合金中一种新的热机械循环训练机制

研究了热机械循环训练对Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C系合金形状记忆效应的影响.结果表明对于不同碳含量的3种合金,只要中间退火温度选择适当,热机械循环训练都可显著提高合金的形状记忆效应.合金的最佳中间退火温度随碳含量的增加而升高.含碳最低(＜0.02%)合金的最佳中间退火温度为550℃,而含碳0.18%舍金的最佳退火温度高达1050℃.经TEM分析,发现对于低含碳量(≤0.12%)的两种合金,热机械循环训练提高合金形状记忆效应的机制是层错增加机制;而对于含碳量0.18%的合金,其机制是第二相的析出作用.     

长时间热退火对Ti-Ni-Cu合金条带马氏体相变行为的影响

采用快速凝固法制备了Ti53.5Ni22.8Cu23.7合金非晶薄带,研究了长时间热退火对合金条带马氏体相变行为的影响.结果表明,经450～500℃保温退火1～10h条带的相变热滞对保温时间不敏感,约为13～15℃,相变热在4～8J/g之间.随着保温时间延长,500℃退火下的条带相变峰值温度移向高温区而450℃退火下则移向低温区.条带在低于晶化温度的400℃保温10h后晶化程度显著提高,体现出明确的马氏体相变,其相变热滞为13.9℃.合金条带在400℃退火10h形成具有织构(001)的TiCu-B11析出物和Ti2Cu型析出物,在450～500℃退火形成Ti2Cu型析出物.长时间退火下的条带相变特征的差异与退火条带的织构、析出物类型及析出物改变合金基体相的化学成分有关.     

Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展

回顾了Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展.主要介绍了Ti-Ni-Cu合金条带的组织结构、晶化行为、织构和析出物、马氏体相变温度及其形状记忆特性.合金条带的铸态组织随工艺参数不同可在非晶-晶态之间变化;独特的析出物和织构影响其相变行为和形状记忆性能;条带具有良好的形状记忆效应和超弹性性能,与体材相比,其相变应变大而相变应力滞后小.总结了研究中存在的问题并展望了未来的研究方向.     

Al-Mg-Al复合板抗拉强度研究

采用一道次热轧法制备镁铝复合板,研究了轧制温度、压下量、退火温度与时间对Al-Mg-Al复合板抗拉强度的影响规律。结果表明,Al-Mg-Al板的抗拉强度随轧制温度的升高先增大后减小,随压下量的增大先升高后降低。当温度为350℃,压下量为35%时,试样达最大抗拉强度296MPa。退火工艺对试样抗拉强度有明显影响,试样的抗拉强度随退火温度的升高先增大后减小,随退火时间的延长而减小。实验得出最佳退火工艺为退火温度300℃,退火时间20min。     

真空电阻炉退火温度对电子设备用Ti-51Ni记忆合金相变和形状行为的影响

选择电子设备用Ti-51Ni形状记忆合金作为测试材料,分析不同退火条件下Ti-51Ni合金形成的显微结构、相变特征及其超弹性变化情况。研究结果表明:在退火态Ti-51Ni合金中包含了r相以及马氏体m相。较低退火温度下合金中形成了具有纤维特征组织,较高退火温度下在合金中存在众多的尺寸较小的等轴晶结构。合金中的马氏体组织发生正、逆相变过程的峰值温度先上升后下降,合金中的r相组织发生正、逆相变过程的峰值温度单调下降。为了提高Ti-51Ni合金的力学强度,应在300～400℃范围内对其进行退火处理;如果需要提高Ti-51Ni合金的塑性,需将退火温度设定在500～600℃之间。随着温度继续上升接近马氏体的相变温度时,MR发生快速减小,从而引起逆马氏体相变的过程。当退火温度上升后,残余应发生了先减小后增大的现象。     

Ni含量对激冷贫镍TiNi形状记忆合金薄带相变行为的影

用激冷甩带法制备了Til-xNix(x=45％～49.8％)(原子分数)形状记忆合金(SMA)薄带,用示差扫描量热仪研究了Ni含量对铸态及450℃、500℃退火态TiNi SMA薄带相变行为的影响.结果表明,冷却/加热时,铸态和退火态Ti1-xNix(x=45％～49％)SMA薄带发生A→M/M→A一阶马氏体相变;当Ni含量为49.8％时,铸态和退火态TiNi SMA薄带冷却时发生A→ R→M两阶段相变,加热时发生M→A一阶段相变.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度范围先增大后减小,Ni含量为48％时相变温度范围最宽.退火态比铸态TiNi SMA薄带相变温度范围窄.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度升高,相变热滞增大.当Ni含量为49％时,SMA薄带的马氏体相变温度达最大值,当Ni含量为49.8％时马氏体相变温度迅速下降.     

热机械循环对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响

以开发石油井管管接头材料为背景，主要研究了热机械循环中循环训练次数、变形量、中间退火温度对Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ｎｉ合金的形状记忆效应（ＳＭＥ）的影响。结果表明训练２～３次，合金的ＳＭＥ有大幅度提高。继续训练，则提高不大。随着变形量增加，形状恢复率下降，但可恢复变形量增加。而最佳中间退火温度受合金成分的影响。本文通过金相观察、分析，对其机制进行了探讨。     

TiNi基高温形状记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

综述了Ti-Ni基高温形状记忆合金中的马氏体相变和形状记忆效应最近研究进展。Ti-Ni基高温形状记忆合金主要包括用Ti-Ni-Pd,Ti-Ni-Pt,Ti-Ni-Zr和Ti-Ni-Hf等。对Ti-Ni基高温形状记忆合金体材料、薄带和薄膜中的马氏体相变、组织结构、形状记忆效应以及超弹性性能等进行了评述和归纳。值得注意的是,通过适当的时效处理可调节相变温度,显著改善Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的开头记忆效应和超弹性性能,其主要原因在于时效的Ti-Ni-Hf合金中析出纳米级析出相导致基体强度升高。采取适当的制备和加工方法,提高合金的马氏体相变温度,改善合金的开头记忆效应,是当前TiNi基形状记忆合金研究的主要发展趋势。     

回复应变退火温度对铁锰硅合金形状记忆效应的影响

结果表明，预应变后的合金经回复应变退火后，组织转变分为三个阶段，形状记忆效应主要产生于４７５℃以前第一阶段的应力诱发ε马氏体向奥氏体转变，４７５℃以后的各阶段组织转变对形状记忆的效应不产生贡献。适宜的回复应变退火温度为５００℃。     

Effect of Training on Two-way Shape Memory Effect and Its Stability in a Ti-Ni-Hf High Temperature Shape Memory Alloy

The Effect of the thermal cycling training under constant strain on the two-way shape memory effect (TWSME) in a Ti36Ni49Hfl5 high temperature shape memory alloy (SMA) has been investigated by bending tests. The results indicated that the training procedure is beneficial to get the better TWSME. The two-way shape memory strain increases with increasing the training strain. And it decreases with increasing the training temperature. The TWSME obtained in the present alloy shows poorer stability compared with that obtained in the TiNi alloys.     

不同淬火态Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金热机械循环训练效果的研究

研究了热机械循环训练对不同淬火态Ｆｅ－１８Ｍｎ－５Ｓｉ－８Ｃｒ－４Ｎｉ记忆合金形状记忆效应的影响。结果表明：当热机械循环训练工艺为４．３３％变形加９２３Ｋ中间退火时,合金在淬火温度分别为１０２３Ｋ和１１２３Ｋ时的形状回复率都随循环次数的增加而增加。在淬火温度分别为９２３Ｋ和１３２３Ｋ时,合金的形状回复率随循环次数的增加达到最大值后将随次数的增加而下降（９２３Ｋ淬火达到最大值的次数为３次,１３２３Ｋ淬火时为２次）。但是当在１１２３Ｋ淬火时,训练后合金的形状回复率最高,达到８８％;在１３２３Ｋ淬火时,训练的效果最显著,最大值比训练前提高了６８％;淬火温度为９２３Ｋ时,热机械循环训练的效果最不显著,最大值权比训练前提高了１１％。     

固溶温度对Cu-18Al-10Mn合金相变温度和形状记忆性能的影响

对不同固溶温度对Cu-18Al-10Nn形状记忆合金的记忆性能和马氏体转变温度的影响进行研究。结果表明,在650℃至900℃范围内,经淬火加沸水时效,合金的形状回复率随着固溶温度的升高而升高,在850℃左右达到最大值,并趋于平缓。随着固溶温度的升高,合金的马氏体转变温度提高。     

淬火温度对冷拉态Fe—18Mn—5Si—8Cr—4Ni合金形状记忆效应的影响

研究了淬火温度对Ｆｅ－１８Ｍｎ－５Ｓｉ－８Ｃｒ－４Ｎｉ记忆合金形状记忆效应和显微组织的影响。结果表明：合金的形状回复率和可回复变形量都随淬火温度的升高而增加,冷加工过程中产生的应力诱发ε马氏体的量随淬火温度的升高而减少,在６５０℃时形状回复率和可回复变形量达到最大值,在７５０℃时应力诱发ε马氏体完全消失,随后形状回复率和可回复变形量随淬火温度的进一步升高而快速下降;但淬火温度高于７５０℃时应力诱发     

发展形状记忆材料的展望

根据马氏体相变的特征:代位原子无扩散切变,以不变平面应变进行形状改变,以及按群论应用于马氏体相变的表述式,导出材料具有形状记忆效应的条件,即只要形成单变体或接近单变体马氏体,防止阻碍形状记忆效应因素如位错的形成和材料通过马氏体相变及其逆相变就能显示形状记忆效应。     

变形约束时效NiTi形状记忆合金弹簧的双程记忆效应

利用变形约束时效的方法制作了双程记忆弹簧,采用DSC和温度-位移记录仪表征了弹簧的相变行为和双程记忆效应。DSC和双程记忆动力学曲线均表明弹簧在升温过程的形状变化由马氏体逆相变M/R→A控制,而冷却过程受A→R→M两阶段相变控制,并且R相变对双程记忆应变量的贡献比马氏体相变的贡献大。与马氏体相变相比,R相变诱发的双程记忆效应具有较窄的动作滞后温度以及很高的记忆稳定性,这与变形约束时效时所获得的一定取向的Ti3Ni4相共格内应力场有关。结果表明:变形约束时效是获得双程记忆弹簧的良好途径,制作方法相对简单,获得的双程记忆应变量大,且稳定性高,尺寸制作具有很强的可设计性以及动作温度的可控性。     

FeMnSiCrNiCo合金记忆性能的研究

针对具有良好耐蚀性的FeMnSiCrNiCo系合金 ,确定了合理的热加工及固溶处理温度 ,研究了预变形量、退火温度及记忆训练对合金记忆性能的影响 ,并分析了微观组织。结果表明 ,随着预变形量增加 ,记忆回复率 (ηm)下降 ,但记忆回复应变量 (εm)有一个最佳值。合金的记忆性能和微观组织随训练退火温度变化而不同 ,训练退火温度对训练效果起十分关键的作用 ,母相亚结构是决定合金记忆性能的根本因素