NiTi合金B2-B19′马氏体相变晶体学的拓扑模拟研究

运用拓扑模型研究了等原子比NiTi合金B2-B19'马氏体相变晶体学,根据最优扭转角(wo)准则计算得到wo=-0.969°,并获得了马氏体惯习面指数及母相-马氏体相界面位错结构特征,计算结果与实验测量值非常接近。NiTi合金马氏体相变所产生的相变应变包含一个平行于惯习面的剪切应变和一个垂直于惯习面的轴向应变,轴向应变量表示B2-B19'相变所引起的宏观体积变化为εHP33=6.6879×10-3,表明NiTi合金的负热膨胀现象来源于合金中马氏体相变所产生的相变应变。     

NiTi合金的相变与记忆效应

用X射线衍射、电阻、形状变化、内耗等方法研究等原子NiTi合金在150℃以下发生的相变与记忆效应。X射线衍射结果表明,在45℃左右,合金出现两类相变:马氏体相变与R相变,具有B_2型结构的母相分别转变成单斜畸变B_(10)型马氏体和畸变B_2结构的R相。R相变不是预转变,R相在-185℃仍保持稳定。合金在相变时,电阻和内耗增加。出现电阻峰和内耗峰。在相变温度进行不完全热循环时,开始只出现一个马氏体内耗峰。多次热循环,在马氏体内耗峰的高温侧分裂出一支小内耗峰。这是R相变引起的。升温时,在50～60℃,R相和马氏体开始向B_2相逆转变。在等原子NiTi合金中,相变依下列次序进行,B_2(?)B_2 R B_(19)(?)R B(19)。 NiTi合金的记忆效应是降温时B_2相向R相和马氏体转变及随后升温时,R相和马氏体向B_2相逆转变造成的。     

析出相形态对Ni-Ti形状记忆合金力学性能的影响

对室温奥氏体相NiTi形状记忆合金进行热处理,在300和500℃时效温度下,分别获得具有粒状和针状Ni4Ti3析出相的组织特征,对两种组织的合金进行准静态和动态力学性能研究,对比分析析出相形态对奥氏体NiTi形状记忆合金静动态力学行为的影响规律。结果表明,准静态拉伸加载下,随应变率的提高,两种组织的应力诱发马氏体相变过程均呈现明显的应变率效应,对比分析发现,针状组织的NiTi合金发生应力诱发马氏体相变的初始应力值低,材料塑性好,抗拉强度高;准静态压缩加载时,两种组织的力学性能相近;动态压缩加载时,针状组织的动态压缩屈服强度显著高于粒状组织,但是由于粒状组织马氏体塑性变形阶段表现出更强的应变硬化效应,导致二者的动态抗压强度值相近。论文对相关机理进行了讨论和分析。     

富镍镨掺杂镍钛形状记忆合金的微结构、相变特性与硬度（英文）

采用真空熔炼法向NiTi二元合金中掺杂Pr稀土元素,制备了多组分原子分数的Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)合金。研究了Pr元素的添加对NiTi合金金相组织、相变温度和硬度的影响。结果表明,Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x合金由NiTi基体与NiPr夹杂相组成,其中Ni_(50)Ti_(49.5)Pr_(0.5)合金的马氏体相变温度达73℃,合金的热滞窄至37℃,维氏硬度约为2850 MPa。Pr元素的添加显著降低了NiTi合金的马氏体相变温度,同时,与其他NiTi基合金相比,NiTiPr合金保持了较窄的热滞和较高的硬度。     

Pr掺杂NiTi形状记忆合金的微观结构与相变特性

采用真空熔炼法向NiTi二元合金中掺杂稀土 Pr元素,制备了多组分的Ni50Ti50-xPrx(x = 0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)合金.采用扫描电镜、X射线衍射仪以及能谱仪等研究了合金的微观结构和物相组成,采用差示扫描量热法测量了合金的相变温度.结果表明:添加稀土元素Pr的NiTiPr合金的组织由NiTi基体与NiPr夹杂相组成,随着Pr元素含量的增加,合金的马氏体相变温度降低,热滞增大.分析表明NiPr夹杂相周围的应力是导致NiTiPr合金相变温度与热滞变化的主要原因.     

真空感应重熔NiTi形状记忆合金室温拉伸力学性能

采用真空感应熔炼炉制备NiTi合金,并对重熔后的合金进行不同制度热处理。研究NiTi形状记忆合金边角料重熔合金不同温度时效后的室温拉伸力学性能。结果表明,NiTi形状记忆合金边角料重熔后,其室温屈服强度和抗拉强度均有不同程度的提高,断后延伸率略有增加,应力诱发马氏体相变对应的形状回复率降低;合金塑性变形能力随时效温度的升高而变差;合金中R相重新取向所提供的延伸率从总体上看比由单质原材料一次熔炼而成的合金要高。     

微观尺度下晶粒尺寸和冷却速率对多晶NiTi合金相变温度的影响

采用分子动力学方法研究了微观尺度下晶粒尺寸和冷却速率对NiTi合金相变温度的影响和相变微观机理。结果表明:当冷却速率为-5 K/ps,晶粒尺寸从17.5 nm减小到8.1 nm时,马氏体相变起始温度从230 K下降到80 K,马氏体相变形核点的数目逐渐减少且主要出现在晶粒内部,降温过程中马氏体相成核后向晶界处扩散生长,当晶粒尺寸减小至4.1 nm时,马氏体相变效应则受到抑制;而升温过程中,奥氏体相变形核点主要出现在晶界处,且随着温度的升高,形核点主要向晶粒内部聚集生长。当冷却速率从-5 K/ps增加到-15 K/ps,晶粒尺寸为17.5 nm的模型中马氏体相变结束温度从190 K减小到20 K。随着冷却速率的增加,马氏体晶粒细化程度相应增加,相变滞后宽度(Mf-Af)随着冷却速率的增加相应增大,但是冷却速率对马氏体相变生长机制影响相对较小。     

NiTi形状记忆合金回复应力-温度模型改进与实验研究

针对NiTi形状记忆合金的马氏体不完全逆转变带来的回复应力模型预测误差,开展了NiTi形状记忆合金一维回复应力-温度模型研究。在Brinson的形状记忆合金(SMA)一维本构模型基础上,增加马氏体回复因子为内变量,给出了马氏体回复因子与预应变的关系,综合考虑温度和应力对马氏体体积分数的影响,构造NiTi形状记忆合金回复应力-温度改进模型,通过实验测试了不同预应变量的NiTi合金回复应力与温度关系曲线。研究表明:本研究提出的改进模型预测的NiTi形状记忆合金回复应力-温度曲线,与实验曲线吻合较好。     

NiTi形状记忆合金的相变

用X射线衍射、内耗、电阻和透射电镜等方法研究了等原子NiTi合金在150℃以下的相变。实验结果表明,在40—50℃之间,合金开始发生两类可逆的相变:马氏体相变和R相变。马氏体具有单斜畸变B_(19)结构,R相具有畸变B_2结构。R相变不是预转变,在-185℃,R相仍保持相对的稳定。在等原子NiTi合金中,相变依下列次序进行: β(?)β R M(B_(19))(?)R M(B_(19))。     

NiTi形状记忆合金回复力-温度模型改进与实验研究

摘要: 针对NiTi形状记忆合金的马氏体不完全逆转变现象带来的回复力模型预测误差,开展了NiTi形状记忆合金一维回复应力-温度模型研究。在Brinson的形状记忆合金(SMA)一维本构模型基础上,增加马氏体回复因子为内变量,给出了马氏体回复因子与预应变的关系,综合考虑温度和应力对马氏体体积分数的影响,构造NiTi形状记忆合金回复应力-温度改进模型,通过实验测试了不同预应变量的NiTi合金回复应力与温度关系曲线。研究表明：本文提出的改进模型预测的NiTi形状记忆合金回复应力-温度曲线,与实验结果曲线吻合较好,本研究结果对于提高NiTi形状记忆合金回复力预测精度具有重要意义。