一种新型Fe—Mn—Si—Ni系形状记忆合金的研究

本文采用电镜和X射线衍射分析研究了Fe-25.38Mn-3.47Si-2.98Ni合金的fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变;系统考察了形变温度,形变量等参数对形状记忆效应的影响。结果表明,试验合金在热轧状态于77-300K温度范围内变形,均能呈现良好的形状记忆效应。其微观机制与应力诱发γ→ε马氏体相变有关。     

Co-x%Mn合金中的fcc→hcp相变和相关的形状记忆效应

Co-Mn合金是磁诱发形状记忆效应候选材料之一，本文制备了不同Mn含量的Co-Mn合金，研究了合金成分对Co-Mn二元合金中应力诱发γ(fcc)→ε(hcp)马氏体相变及形状记忆效应的影响作用，研究结果发现，对于能够发生γ→ε马氏体相变的Co-Mn合金，具有部分形状记忆效应；随着Mn含量的增加，马氏体量减小，基体的强度降低，导致合金的形状回复率和可回复应变均有不同程度的下降。     

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。     

铁基形状记忆合金马氏体相变研究进展

铁基形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性取决于合金的马氏体相变特征,掌握铁基合金的马氏体相变规律是开发和优化铁基形状记忆合金的前提。根据马氏体相变类型将目前发现的铁基形状记忆合金分成3类：Fe-Mn-Si系,Fe-Ni-Co系和Fe-Pt／Fe-Pd系,分别阐述了3类铁基形状记忆合金马氏体相变的研究进展,总结了铁基合金形状记忆效应的不同机理和影响马氏体相变特征的各种因素,探讨了开发新型铁基形状记忆合金的需要关注的方向。     

高锰γ-MnFe合金双程形状记忆效应

以γ-MnFe高锰(Mn＞80%(原子分数)) 合金为研究对象,研究探索γ-MnFe合金的双程形状记忆效应(TWSME) .通过TEM和热膨胀法,研究不同预应变下γ-MnFe合金的TWSME.通过测量不同预应变条件下合金形状恢复率的变化,来研究γ-MnFe基合金的双程形状记忆效应和双程恢复量etw的影响因素,最后对1.6%预应变试样进行热循环训练,用DSC测量合金马氏体相变Ms和逆相变Af,发现热滞为2K,几乎达到无热滞的形状记忆效应.研究显示经过训练后的高锰γ-MnFe合金形状回复无热滞是由于二级反铁磁转变耦合一级马氏体相变,使得马氏体相变与逆相变热滞几乎为0.     

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。     

掺杂元素对Ni-Mn-Ga合金马氏体相变和磁性能的影响

研究了添加微量的Fe、Co、Al、Si合金元素对Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变和磁性能的影响作用.结果表明微量Fe的掺杂可显著提高合金的马氏体相变温度(Ms)而不降低居里温度(Tc);掺Co后Ms基本不变而Tc明显升高;Al使Ms升高,Si使Ms降低,而对Tc均影响不大.微量的掺杂元素并不改变合金的晶体结构,掺杂合金仍然具有热弹性形状记忆效应,并且在磁场作用下可以产生增强的形状记忆效应.     

磁性形状记忆合金研究进展

磁性形状记忆合金是上世纪90年代开始出现的一类新型金属功能材料。这类合金兼具热弹性马氏体相变和磁性转变,其形状记忆效应可以由磁场控制。此外这类合金还具有磁阻、磁热等丰富的物理效应,因而一直是近期研究热点。首先介绍了磁性形状记忆合金的3个基本特征,即马氏体相变与磁性转变、磁场驱动孪晶再取向和磁场诱发相变。然后分别对Ni基、Co基和Fe基磁性形状记忆合金的研究现状进行了评述。最后展望了磁性形状记忆合金的发展趋势。     

Fe-Mn-Si-Ni-Co合金中形变诱发马氏体相变及形状记忆效应

通过拉伸试验、金相和透射电子显微分析,研究了Fe-25.6Mn-5.1Si-4.1Ni-1.8Co合金的形变诱发γ→ε马氏体相变与形状记忆效应。结果表明,变形温度从M_d点降至193K时,变形机制由位错滑移逐渐转变为形变诱发γ→ε马氏体相变,合金的形状记忆效应相应地近似呈线性提高。在138～193K之间变形时形状记忆效应保持稳定。文中通过分析形变诱发马氏体相变的应力-应变曲线,讨论了形状记忆效应与屈服应力之间的关系。     

高温形状记忆合金的研究进展

本文综述了近年来有关高温形状记忆合金的最新研究进展。重点介绍了ＣｕＡｌＮｉ基，ＮｉＴｉ基及ＮｉＡｌ基三大系列高温形状记忆合金。概括了有关合金的设计，马氏体相变及形状记忆效应，显微结构特征，合金相稳定性及热处理效应，材料制备及生产加工工艺及性能等。     

Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni合金低温应力诱发相变特点及其形状记忆效应研究

用x射线衍射分析、显微组织观察等研究了Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni合金在低温(低于室温)下应力诱发相变的特点及其形状记忆效应。合金在室温拉伸变形时,当应变量超过5％由于应力诱发E马氏体的相变作用而形成α＇马氏体;当变形温度低于室温时应力优先诱发γ→α＇马氏体转变。正是这种应力诱发相变特征的转变使合金的形状记忆效应在室温以下出现奇特低谷。     

形状记忆合金及其应用

本文简要介绍了形状记忆合金中的热弹性马氏体转变、相变伪弹性和形状记忆效应。目前镍钛合金和铜基合金已被广泛应用,如在医疗和自动控制技术中。在智能机器人的研制中形状记忆合金具有主要作用。     

钛基高温形状记忆合金进展综述

形状记忆合金凭借其独特的形状记忆效应和超弹性成为了重要的金属智能材料,在航空航天、电子、汽车和医疗等领域展现出巨大的应用价值。二元近等原子比镍钛合金是最为成熟的形状记忆合金材料,但是镍钛合金难以在很高的温度环境下(100℃,373 K)实现应用。以航空航天、核反应堆等为代表的高温服役环境迫切需要具有高相变温度(373 K)且综合性能良好的形状记忆合金,因此,发展高温形状记忆合金是本领域面临的研究重点和难点。近年来,科研工作者们以新型钛基合金为研究对象,通过合金化元素设计,获得具有高马氏体相变温度的形状记忆材料,发展出Ti-Ta基、Ti-Zr基、Ti-Nb基、Ti-Mo基等新型高温形状记忆合金体系。在满足高温相变特性的基础上,这些合金体系体现出不同的性能特点,例如Ti-Ta基合金利用Ta元素有效抑制ω相的析出而提高合金塑性,Ti-Nb基合金具有良好的加工成型能力。此外,以Pd、Pt、Au等贵金属为合金化元素可以进一步提高材料的相变温度,加入Sn、Al、Ga等元素则可以适当降低相变温度,并改善材料的力学性能和功能特性。本文综述了Ti-Ta基、Ti-Zr基、Ti-Nb基、Ti-Mo基等主要钛基高温形状记忆合金体系的研究进展,着重分析了合金化元素对合金相变温度、形状记忆效应、力学性能的影响规律,对各类合金的性能优势及缺点进行了全面总结,提出了高温形状记忆合金研究中存在的问题和未来发展方向。     

仪表用新材料—形状记忆合金

简述马氏体相变中的热弹性、伪弹性和形状记忆效应、概略介绍形状记忆合金的条件及其特性;举例说明形状记忆合金在工业上的应用,包括在控温仪表中的一些应用。最后根据目前的认识,阐明形状记忆效应的机制。     

形变时效对FeMnSiCrNi合金形状回复率和相变温度的影响

为了进一步提高Fe-14Mn-6Si-8Cr-5Ni合金的形状记忆效应,对固溶态合金采用了形变时效的方法处理,并利用光学显微分析、X射线衍射分析和透射电子显微分析的测试手段分析了时效温度和时效时间对合金形状回复率和相变温度的影响.结果表明,固溶态合金经10%拉伸和600℃时效10 min时,形状回复率提高幅度最大,由固溶态的48%提高到84.7%,并且合金γ→ε马氏体转变的起始温度Ms由固溶态的34℃降低到13.2℃.合金的形状回复率得到提高的主要原因是合金中热诱发ε马氏体已经消失,组织为奥氏体和大量定向α’马氏体,这样的组织特征有利于应力诱发γ→ε马氏体相变以及它们的逆相变.     

等原子比TaRu高温记忆合金的显微组织、压缩特性和形状记忆效应

利用光镜、XRD、DTA、压缩试验和TEM研究了等原子比TaRu超高温形状记忆合金的显微组织、相变、压缩特性和应变恢复特性.研究发现在高温到室温的降温阶段,合金发生了β(母相)→β′(中间马氏体相)→β"(马氏体)两步相变.室温显微组织为规则排布的马氏体板条,晶格结构为单斜结构.马氏体板条内部的孪晶关系经标定为(101)I型孪晶.室温压缩过程中变体内部的马氏体板条发生再取向及粗化.β′→β逆相变提供了主要的形状记忆效应,最大可恢复应变为2%.     

高性能Cu基形状记忆合金组织设计研究进展

Cu基形状记忆合金以其良好的形状记忆性能、优秀的导电导热性能、相变温度可调范围宽以及价格低廉等诸多优点,成为具有重要发展前景的一类形状记忆合金。但普通多晶组织Cu基形状记忆合金在应用时存在塑性差、易发生晶界开裂、疲劳寿命短、马氏体相变临界应力低等问题,严重制约了其应用范围,通过合理的组织设计可有效解决这些问题。综述了近年来高超弹性、高马氏体相变临界应力Cu基形状记忆合金组织设计方面的研究进展。研究发现,按照获得具有高相变应变的晶粒取向、获得大的晶粒尺度、获得平直的低能晶界等组织设计原则制备的竹节晶组织和柱状晶组织Cu基形状记忆合金的超弹性可达到7%以上。再经热处理析出贝氏体强化相后,可获得超弹性大于5%,马氏体相变临界应力大于650 MPa的优秀性能。     

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.     

外加载荷对热弹性马氏体正-逆相变影响机制的相场模拟研究

本工作建立了一种新的马氏体逆相变的相场模型,以Cu-Al-Ni合金为例,研究了热弹性马氏体正相变和逆相变的演化规律,揭示了热弹性马氏体的形状记忆效应。同时模拟了拉伸释放弹性应变能这种机制对热弹性马氏体相变和热弹性马氏体逆相变的作用,研究了外加载荷对马氏体逆相变温度As的影响。模拟结果表明：应变能是形状记忆合金马氏体相变的阻力,是其逆相变的驱动力。在马氏体正相变过程中,拉伸载荷释放了应变能,降低了相变阻力,从而对马氏体相变起促进作用;在马氏体的逆相变过程中,由于拉伸载荷降低了马氏体所储存的应变能,因而降低了逆相变过程的驱动力,使合金逆相变As温度升高,进而提高了热弹性马氏体的低温稳定性。模拟结果与实验结果相一致。     

高温形状记忆合金Ni54Mn25Ga21相变及其形状记忆效应的研究

主要研究了马氏体相变温度Ms高于居里温度Tc的Ni54Mn25Ga21合金的相变及其单晶的形状记忆效应.采用真空电弧炉熔炼,然后用磁悬浮区熔晶体生长炉进行Ni54Mn25Ga21合金的单晶生长,成功制备了Ni54Mn25Ga21单晶.对多晶粉末样品进行了原位X射线衍射变温分析,结果表明Ni54Mn25Ga21合金具有可恢复的热弹性马氏体相变性能.对Ni54Mn25Ga21单晶进行的形状记忆效应实验结果表明,当总预应变不超过6%时,压缩变形后残留的应变可在随后的加热过程中完全回复.