热处理过程中NiCoMnSn高温形状记忆合金的相变研究

采用单辊甩带法制备高温形状记忆合金薄带,研究其显微组织和马氏体相变。结果表明,薄带晶粒相比块体合金得到细化,尺寸为2¹8μm,且晶粒生长方向基本一致。室温条件下,消除内应力后,薄带由孪晶亚结构的马氏体变体组成。热处理初期,薄带的相变温度降低,后期相变温度变化不大。     

Ni50Mn27Ga23快淬薄带的马氏体相变和磁感生应变

采用快淬技术制各了非化学计量成分的Ni50Mn27Ga23多晶薄带，对快淬薄带的马氏体相变和磁感生应变进行了研究。结果表明，快淬薄带侄冷却和加热过程中仍然发牛热弹性马氏体相变及逆相变，具有典型的热弹性形状记忆效应，并且比铸态合金具有更大的应变，但是马氏体相变温度下降。快淬工艺在合金内部引入特定的内应力，使薄带形成织构，是合金获得更大相变应变和磁感卞应变的原因。热处理后，内应力大大降低，导致磁感牛应变降低。     

激冷Ti-47Ni合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

为了开发微机电系统用快响应微执行器材料,采用熔体快淬法制备了激冷Ti-47Ni(原子分数,%)形状记忆合金薄带,利用CLSM、XRD、DSC和弯曲实验研究了铜辊速率和退火工艺对Ti-47Ni合金薄带显微组织、相组成、相变行为和形状记忆行为的影响。结果表明,不同辊速制备的铸态和300~800℃退火态Ti-47Ni合金薄带的显微组织均呈纵横排列的柱状,辊速越高合金薄带的晶粒越细,退火工艺对合金薄带显微组织影响不大。Ti-47Ni合金薄带的组成相为马氏体(B19'相,单斜结构)+母相(B2相,Cs Cl型结构),冷却/加热时发生B2→B19'/B19'→B2一阶段马氏体相变,正、逆马氏体相变温度分别约为54和81℃,相变热滞约为27℃。随辊速增加,合金薄带马氏体相变温度降低,形状记忆恢复率提高。随退火温度升高,合金薄带相变行为变化不大,形状记忆恢复率在93%~98%之间变化。铸态和退火态Ti-47Ni合金薄带皆具有优异的形状记忆效应。     

快速凝固Ni_(53)Mn_(25)Ga_(22)合金薄带的马氏体转变和热致形状记忆效应

用快速凝固技术制备了名义成分为Ni_(53)Mn_(25)Ga_(22)的细晶合金薄带。由于快速凝固与常规的铸造方式不同,将会引起合金产生一系列的变化。通过XRD的研究表明,快速凝固使合金的室温结构发生改变;室温下,铸态合金的结构为非调制(NM)马氏体结构,而快凝薄带则为7M调制马氏体结构;快速凝固引起合金的马氏体相变温度降低,这些参数在退火后有所升高。快凝薄带弯曲变形后对其加热能够基本回复到初始形状,显示出良好的热致形状记忆效应;薄带在变形过程中不发生断裂,可见快速凝固技术显著细化了晶粒尺寸而使合金的力学性能得到明显改善,作为磁控形状记忆合金更利于实际应用。     

辊速对激冷贫镍Ti-Ni形状记忆合金薄带组织和相变的影响

为了开发快响应执行器用Ti-Ni形状记忆合金薄带,采用单辊甩带激冷法制备了Ti-(47,48,49) Ni形状记忆合金薄带,用共聚焦激光显微镜、XRD和示差扫描热分析仪,研究了辊速对贫镍Ti-Ni形状记忆合金薄带显微组织、相组成和相变行为的影响。结果表明,铸态Ti-47Ni、Ti-48Ni、Ti-49Ni形状记忆合金薄带的组织形态呈纵横排列的柱状,辊速越高合金薄带的晶粒越细。3种合金薄带的组成相皆为马氏体M(B19')+母相A(B2),冷却/加热时发生A→M/M→A一阶段马氏体相变。辊速对合金薄带相变类型影响不大,但影响马氏体相变温度和热滞。随辊速增加,Ti-47Ni、Ti-48Ni、Ti-49Ni形状记忆合金薄带马氏体相变温度降低,Ti-49Ni合金薄带马氏体相变热滞减小,Ti-47Ni和Ti-48Ni合金薄带马氏体相变热滞先增大后减小。     

快速凝固Ni61Al24Mn15高温形状记忆合金薄带的相变和结构

快速凝固工艺制备的Ni61Al24Mn15合金薄带具有细晶粒组织。明显改善了合金的变形性能,合金薄带在拉伸和弯曲两种状态下形状记忆回复率都达到了 70％以上,且热弹性马氏体相变温度都高于150℃,高温区形状记忆效应的产生与合金薄带中面心立言和密排六方结构志氏体体心立方结构母相之间热弹性马氏体相变有关。     

热处理对快速凝固ZK60镁合金薄带组织和硬度的影响

采用单辊甩带法制备了ZK60镁合金薄带,研究了不同条件热处理薄带的组织和显微硬度。结果表明,薄带由晶粒尺寸8μm的等轴α-Mg、球状β′2相和少量杆状β′1相组成;热处理温度300℃时,晶粒无长大;温度300℃时,晶粒显著长大。原始薄带显微硬度约为50HV,300℃×2h热处理后显微硬度值最大约为80HV;β′1和β′2相的弥散强化作用是薄带硬度提高的内在原因。     

双辊薄带连铸取向硅钢铸态组织及织构特征

采用薄带连铸技术制备了取向硅钢薄带,并研究了其铸态组织及织构特征。结果表明:铸态组织主要由铁素体基体及相变马氏体组成,沿厚度方向形成明显的织构梯度。过热度为30℃时晶粒细小,晶粒随机取向;过热度为50℃时晶粒为粗大柱状,织构向{001}0vw集中。     

热处理对激冷Ti-50Ni合金薄带相变和形状记忆行为的影响

用甩带法制备了Ti-50Ni形状记忆合金薄带,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、示差扫描量热仪和弯曲试验研究了Ti-50Ni合金薄带的相组成、显微组织、相变行为和形状记忆效应。结果表明,铸态和400~600℃退火态Ti-50Ni合金薄带的显微组织形态呈树枝状,由马氏体相B19'和母相B2组成,加热/冷却过程中发生A→R→M/M→R→A(A-母相,R-R相,M-马氏体)二阶可逆相变。随退火温度升高,Ti-50Ni合金薄带的相组成和显微组织形态变化不大;马氏体逆相变温度T_A、R正相变温度T_R、R逆相变温度T_(Rr)和马氏体相变热滞ΔT_M升高,马氏体正相变温度T_M下降,R相变热滞ΔT_R缓慢降低;M逆相变峰向高温移动,逐渐与R逆相变峰合并。铸态和退火态Ti-50Ni合金薄带皆具有良好的形状记忆效应。     

Fe₇₃Si₁₅Nb₃B₈Cu₁铁芯薄带的热处理工艺研究

本文对用Finemet型Fe73Si15Nb3B8Cu1快淬薄带制备的铁芯增加预退火处理,再在540 oC晶化退火处理得到退火铁芯。结果表明,随着预退火温度提高,预退火的薄带及再经晶化退火的薄带的韧性均逐渐降低,预退火后非晶薄带的第一晶化温度变化不大,而第二晶化峰值温度向高温方向偏移,预退火扩大了非晶薄带晶化退火的温度范围,有利于获得性能更加稳定的非晶纳米晶薄带;增加预退火处理的薄带的晶粒尺寸比直接晶化退火薄带的晶粒分布更均匀,其中在450 oC预退火的薄带经晶化退火后,晶粒尺寸在8~15 nm之间。增加预退火的铁芯样品,其振幅磁导率和铁损较直接退火的均有明显改善,其中经450 oC预退火的铁芯具有最大的振幅磁导率（μa=8.6×104, f=10 kHz）和最小的交流铁损（P0.5/10k=8.7 W/kg）,分别较直接退火的铁芯升高了16.0%,下降了17.1%。     

快淬速度对Nd2Fe14B/α-Fe纳米复合永磁材料结构和磁性能的影响

利用熔体快淬法制备了(Nd0.9Dy0.1)9(Fe0.9Co0.1)85.5B5.5快淬薄带,研究了快淬速度对晶化过程、晶化后薄带的结构及磁性能的影响.研究发现,快淬速度不同,薄带的非晶程度不同,晶化过程存在很大差异;在快淬速度为12m/s时,快淬薄带中已存在一定的晶态相,晶化后的晶粒细小均匀,磁性能较高;而当快淬速度达到18m/s和25m/s时,合金晶化后的晶粒粗大且不均匀,磁性能较低.     

激冷富钛Ti-Ni合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

用熔体快淬法制备了激冷Ti-x Ni(x=45,46,48,49,49.5%,原子分数)形状记忆合金薄带,用SEM、XRD、示差扫描热分析仪和弯曲试验研究了合金薄带的显微组织、相组成、相变行为和形状记忆行为。结果表明:铸态及450℃、500℃退火态激冷富钛Ti-Ni合金薄带的组织形态呈树枝状,亚结构为孪晶,Ni含量和中温退火对合金薄带显微组织影响不大;合金薄带的组成相为马氏体M(B19')+母相A(B2),冷却/加热时发生A→M/M→A一阶段马氏体相变;随Ni含量增加,激冷富钛Ti-Ni合金薄带的马氏体相变温度(T_M)缓慢升高,当Ni含量超过49%后,TM温度急剧下降;Ti-46Ni、Ti-48Ni和Ti-49Ni合金薄带具有较高的相变温度,Ti-45Ni、Ti-46Ni和Ti-48Ni合金薄带具有较小的相变热滞;铸态和中温退火态激冷富钛Ti-Ni合金薄带皆具有优异的形状记忆效应。     

退火温度对Ni47Ti44Nb9合金冷轧板组织与性能的影响

采用金相显微镜、电子背散射衍射（EBSD）、维氏硬度计、差示扫描量热仪（DSC）和电阻-温度测量仪,研究了不同温度（300~900 ℃）退火1 h对Ni₄₇Ti₄₄Nb₉合金冷轧板的微观组织、力学性能及相变行为的影响。结果表明,当热处理温度低于400 ℃时,材料硬度值变化不明显,合金未发生马氏体相变;当退火温度为400 ℃时,硬度值显著下降,合金开始发生再结晶;当退火温度在500~800 ℃时,随着温度升高,再结晶越充分,马氏体相变温度越高,相变焓增加。800 ℃退火1 h后,合金基本完成再结晶,晶粒尺寸约11 μm;当退火温度升高至900 ℃,晶粒出现长大现象,晶粒尺寸增加至20 μm。     

异构中碳双相钢丝的微观组织与力学性能

运用异构材料理念，通过冷拉拔和临界热处理工艺制备了异构中碳双相钢丝。通过光学显微镜和扫描电镜研究了钢丝冷拉拔和热处理后的微观组织结构，并通过拉伸和硬度试验测试了力学性能，探讨了微观组织与力学性能的关系。结果表明，冷拉拔大变形处理结合短时间的临界热处理工艺，促进马氏体相变，减少铁素体再结晶，可以有效地调控组织结构，得到大量马氏体包裹细小铁素体的理想异构双相组织。随着拉拔应变量以及热处理温度的增加，马氏体体积分数增加，铁素体晶粒尺寸减小，钢丝的强度和硬度显著提高，可与高碳钢丝的强度相比。异构中碳双相钢丝的优异力学性能来源于铁素体晶粒细化、马氏体相变时在铁素体内产生的大量位错和马氏体/铁素体异质结构力学不相容性带来的非均匀变形。     

淬速对Ni-Mn-Ga快淬合金相变的影响

采用快淬技术制备了Ni-Mn-Ga薄带合金,研究了不同淬速对Ni-Mn-Ga快淬合金相变过程的影响.结果表明,快淬合金具有典型的热弹性马氏体相变过程,但合金的马氏体相变开始温度Ms比铸态合金的有所降低,并随淬速的升高,快淬合金的Ms逐渐降低.Ni-Mn-Ga合金马氏体相变的热力学分析表明:快淬合金晶粒愈细小,Ms愈低;快淬工艺不改变合金的晶体结构;在不同淬速的快淬合金中有以(400)晶面为择优取向的织构存在.     

熔体旋淬法制备纳米Cu-13.2Al-5.1Ni形状记忆合金的结构和性能

比较了纳米Cu-13.2Al-5.1Ni形状记忆合金和初始粗晶结构合金的结构和性能。采用熔体旋淬技术,通过快速凝固制备纳米Cu-Al-Ni薄带。利用XRD、SEM、AFM和DSC等技术表征了纳米结构和粗晶样品结构及性能。结果表明,纳米结构薄带显示了单次形状记忆效应。另外,生成的纳米γ2（Cu9Al4）粒子和纳米晶粒导致马氏体？奥氏体相变温度显著降低。经过变形？回复循环后,所制备的纳米结构不仅导致回复变形量大幅增加,而且导致结构稳定性增加。     

热处理温度对NiTiNb5相变温度和组织的影响

采用差式扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和金相显微镜,研究了新型材料NiTiNb5合金经200～900℃热处理后的相变温度、相变滞后(As-Ms)、相变焓以及微观组织的变化。结果表明,当热处理温度低于700℃时,不论是锻态还是轧态,合金都没有出现马氏体及其逆相变,表明铸态NiTiNb5形状记忆合金经锻造或轧制后不再具有形状记忆效应,转变成结构材料;当热处理温度提高到800℃后,NiTiNb5合金锻态或轧态又出现较明显的马氏体及其逆相变,表明NiTiNb5合金经过合适的热处理,恢复了形状记忆效应。组织分析表明,800℃后的再结晶是NiTiNb5合金恢复"功能材料"特性的主要原因。     

Ni2MnGa合金相界面位错结构及马氏体相变晶体学研究

运用马氏体相变拓扑模型研究了Ni₂MnGa合金中相界面位错结构及马氏体相变晶体学,并将计算结果与马氏体相变唯象理论进行了对比.当选择相变位错b_+1/+1^D1和晶格不变应变位错b^L=0.186[111]_M作为吸收共格应变的界面缺陷,且扭转角ω=3.2°时,惯习面HP^（2）的晶面指数为{0.691-0.117 0.713}_P,与台阶台面的倾角为42.000°;两相的位向关系为:（111）_P偏离（101）_M 0.317°,[110]_P偏离[111]_M约3.200°.上述计算结果与基于马氏体相变唯象理论的估算值非常接近,表明Burgers矢量长度较小的界面缺陷在相变过程中更容易被激活,由此计算所获得的理论结果也更符合马氏体相变唯象理论基于不变平面的假设.另外,还用马氏体相变拓扑模型计算并获得了马氏体相变唯象理论所无法获得的相界面缺陷网结构参数,说明这种模型比唯象理论更普适、更优越.     

热处理温度对Ni-W-P/TiO2复合镀层微观结构及性能的影响

采用化学镀的方法在2024铝合金表面制备了Ni-W-P/TiO₂复合镀层,基于差示扫描量热法(DSC)结果,确定了复合镀层热处理温度范围为350~550℃。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度测试仪、滑动磨损试验机和电化学工作站等研究了热处理温度对Ni-W-P/TiO₂复合镀层的形貌、组织结构、耐磨性与耐蚀性的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,Ni-W-P/TiO₂复合镀层表面变得平整且致密,但热处理温度超过450℃时,镀层表面晶粒变得粗大;截面形貌观察发现,复合镀层与基体结合良好,无明显裂纹;随着热处理温度升高,Ni-W-P/TiO₂复合镀层由非晶态结构向晶态结构转变,在450℃热处理后镀层析出Ni₃P相,此时镀层的显微硬度最大(849.1 HV0.1),平均摩擦系数最小(0.069),磨损速率最低(0.138 mg/min);在400℃热处理后镀层的耐蚀性最好,高于400℃热处理后,镀层的耐蚀性有所下降。     

Heusler型Mn-Ni-Bi-In薄带材料磁制冷效应

Heusler型Mn2Ni(In,Sn,Ga,Sb)作为固态磁制冷材料受到越来越多的关注。采用单辊快速凝固技术制备出Mn5 0Ni4 1-xBixIn9(x=0,2)薄带材料,采用X射线衍射、扫描电镜、差热分析以及振动样品磁强计对其微观结构特征、相变行为及磁制冷性能进行了研究。结果表明,两种薄带材料低温马氏体相结构均为14层调制单斜结构,2at%的Bi元素替代Ni元素后,薄带材料马氏体结构相变温度有所下降,同时形成富Bi纳米颗粒析出相。Mn5 0Ni3 9Bi2In9薄带材料相比Mn5 0Ni4 1In9磁熵变制冷性能显著提升,主要是由于前者奥氏体相在马氏体相变之前发生了顺磁—铁磁转变,两相磁性差异加强所致。