NiTi形状记忆合金马氏体相变研究

以NiTi合金为研究对象,在万能试验机上采用原位拉伸方法研究其马氏体相变的失稳情况。结果表明,NiTi合金马氏体形核时的应力应变曲线具有非线性变化特征。马氏体合并时,相变潜热增加了马氏体的形核功。马氏体分裂时,应力波动值较低。     

Al-Si/Al2O3高温复合相变蓄热材料的研究

以Al-Si共晶合金为相变材料,白刚玉粉为陶瓷基体原料,用混合烧结法制备了Al-Si/Al2O3高温复合相变蓄热材料。通过对复合相变蓄热材料金相显微观察,DSC热分析,蓄热密度和导热系数的计算,结果表明,制备的高温复合相变蓄热材料具有良好的蓄热能力和快速蓄放热能力;对复合材料进行300次热循环试验后,其质量损失为0.84%,潜热值降低4.23%,相变温度略有升高,该复合材料的热稳定性良好。     

低熔点金属相变材料的熔点和相变潜热的理论预测

为根据实际需求 “设计”金属相变材料,建立了低熔点合金的熔点和相变潜热的计算模型。通过分析二元共晶合金相变中熵及焓等状态量的变化特点推导出熔点和相变潜热预测模型,并将预测模型向多元合金进行了推广。利用预测模型计算得到15种低熔点合金的熔点和相变潜热的计算值,通过与DSC的测试结果进行比较并且对误差进行分析发现：熔点和相变潜热的计算值与测量值具有较好的一致性。并且得出一个配制金属相变材料的原则：若想得到相变潜热较高的合金,则应该选取相变潜热高的元素作为合金组元,并且提高该元素的含量。该预测模型的优点是仅依靠合金元素本身的物理参数即可较准确地预测合金的熔点和相变潜热,从而避免了大量的实验。     

低熔点金属相变材料的熔点和相变潜热的理论预测（英文）

为"设计"金属相变材料(PCM),建立了低熔点合金的熔点和相变潜热的计算模型。通过分析二元共晶合金相变中熵及焓等状态量的变化特点,推导出熔点和相变潜热预测模型,并将预测模型向多元合金进行了推广。利用预测模型计算得到15种低熔点合金的熔点和相变潜热的计算值,通过与DSC的测试结果进行比较并且对误差进行分析发现:熔点和相变潜热的计算值与测量值具有较好的一致性。并且得出一个配制金属相变材料的原则:若想得到相变潜热较高的合金,则应该选取相变潜热高的元素作为合金组元,并且提高该元素的含量。该预测模型的优点是仅用合金元素本身的物理参数即可较准确地预测合金的熔点和相变潜热,从而避免了大量的实验。     

梯度孔隙率与大孔隙尺寸NiTi形状记忆合金的制备及其相变和超弹性行为

利用低温分解型造孔剂与梯级热等静压烧结和常规烧结的匹配工艺成功制备出了梯度孔隙率与大孔隙尺寸多孔NiTi形状记忆合金.多孔合金的孔隙率为30%-61%,孔隙平均尺寸可根据不同预处理工艺在50-500 μm之间变化,且具有较高的开孔率(最高可达85%).所制备的径向梯度孔隙率多孔NiTi合金具有良好的力学性能,线性超弹性应变大于4%;热分析和XRD分析表明,所制备的多孔合金呈现明显的马氏体转变和逆转变特征,相变特征温度随孔隙率的提高而降低.     

基于BP神经网络的SLS烧结件质量的预测

选择性激光烧结的烧结件质量预测是一个多变量、非线性的问题,采用传统的方法很难得到满意的结果。采用BP神经网络模型,在数值模拟取样的基础上,建立了烧结件质量的神经网络预测模型。该模型确定了工艺参数激光功率P、扫描速度v和预热温度T0与烧结宽度和烧结深度的关系。其预测结果与数值模拟结果相一致,说明该神经网络模型能定量地反映出工艺参数与烧结件质量之间的关系,据此可合理选择加工工艺参数。     

NiTi-NbTi原位复合材料的Lüders带型变形和载荷转移行为

采用电弧熔炼、锻造和拔丝方法原位合成了一种高Nb含量的NiTi-NbTi记忆合金复合材料.TEM显微分析显示,在材料内部纳米尺度的NbTi和NiTi纤维沿丝材轴向交替分布,NbTi纤维体积分数高达约70％.通过同步辐射高能X射线原位拉伸实验研究了复合材料的变形机制.结果显示,虽然NiTi体积分数仅约30％,但复合材料的变形仍受NiTi的应力诱发相变控制.在加载初期,复合材料先发生均匀变形,并且在拉伸曲线出现屈服平台之前,NiTi己发生均匀相变.当平台出现之后,NiTi转而发生Lüders带型相变,进而诱发NbTi也随之发生Lüders带型变形,使整个复合材料都展现Lüders带型变形.Lüders带前沿存在载荷转移现象,载荷由正在发生相变的B2-NiTi同时转移到NbTi相及之前在均匀相变过程中形成的B19'-TiNi马氏体相.     

纳米SiO2颗粒增强NiTi基复合材料的制备及组织性能研究

采用等离子烧结法(SPS)制备不同含量(1%4%,质量分数)纳米SiO2增强NiTi基复合材料,研究SiO2添加对NiTi-SiO2复合材料的显微组织、相变点、力学性能及断裂特征的影响。结果表明,所制备的NiTi-SiO2复合材料其显微组织主要由B2-NiTi相、B19’-NiTi相、Ni3Ti相、Ti2Ni相以及SiO2相组成,SiO2颗粒均匀弥散地分布在NiTi基体中。随SiO2加入量的增加,合金的相变特征温度,Mf、As和Af下降,但SiO2的添加量对Ms温度影响不大。SiO2颗粒对NiTi合金的强化效果明显,随颗粒加入量增加,其断裂方式由韧性断裂转变为脆性断裂。在6%变形范围内,添加SiO2颗粒的复合材料具有更高的回复率,表现出更好的超弹性。     

制备工艺对短Cf/SiC复合材料结构影响

通过不同制备工艺能够制备短纤维增强SiC复合材料.利用热压烧结工艺能够制备Cf/SiC复合材料,研究了温度和烧结助剂对Cf/SiC复合材料结构的影响.提高烧结温度,促进了Cf/SiC复合材料致密化,同时纤维的降解损伤加剧;用氧化物作为烧结助剂能够提高纤维与基体的结合能力,同时也促进纤维的降解,非氧化物烧结助剂能够在一定程度上保护纤维,降低纤维的损伤,并且纤维拔出明显.同时还研究了不同烧结方法对纤维结构的影响,利用SPS烧结工艺能够在较低温度的条件下快速制备致密的Cf/SiC复合材料,弱化了纤维与基体的作用,制备过程中能够很好的保护纤维,降低纤维在制备过程中的损伤.     

烧结工艺对Mg/HA复合材料力学性能及组织的影响

通过粉末冶金法制备了80％Mg+20％HA配比的复合材料,对该复合粉末进行压片烧结处理.研究了烧结工艺对该复合材料力学性能及组织的影响.结果表明:高温短时间烧结在提高材料强度方面要比低温长时间烧结效果好,在500℃下烧结1h,制备出Mg/HA复合材料,其抗压强度最高为201.1 MPa,硬度为70.2 HV,力学性能基本可满足人体承重骨的要求.     

Ni47Ti44Nb9形状记忆合金时效处理及机理

采用真空感应法制备高铌含量Ni47Ti44Nb9形状记忆合金,结合电阻法测量和差示扫描量热法,探索了不同热处理制度对马氏体相变温度的影响,结果表明,炉冷的时效冷却方式能明显降低其马氏体相变开始温度Ms,且随着时效温度的增加,Ms逐渐降低.进一步采用第一原理计算方法,通过计算NiTi(Nb)的形成热、结合能以及电子结构,表征和评判了Nb在NiTi基体相中的固溶方式,结果显示Nb元素优先置换Ti位,这种置换方式一方面增强了Nb-Ti和Ni-Ti之间的键合强度,提高了NiTi基体的稳定性,另一方面也增加了Ni/Ti原子比.     

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。     

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。     

熔盐/镁橄榄石基复合相变蓄热材料的制备

以MgO和SiO_2为原料,以Na Cl-KCl混合盐为相变材料,通过原位反应烧结法制备了熔盐/镁橄榄石基复合相变蓄热材料。研究了烧结温度、熔盐含量对材料的物理性能、物相组成、导热性能及蓄热性能的影响。结果表明:800℃下即可通过原位反应烧结法制备出具有一定强度的熔盐/镁橄榄石基复合相变蓄热材料;烧结温度为1000℃,熔盐含量为40%时,能制备出相变潜热为80.1 k J/kg,蓄热密度达263.19 k J/kg(ΔT=100℃)的复合相变蓄热材料,且制备出的复合材料在400~800℃时的导热系数为0.43~0.37 W/(m·K)。     

烧结工艺对纳米WC/MgO复合材料性能的影响

利用高能球磨法和放电等离子烧结技术制备了纳米WC/MgO复合材料,研究了烧结温度和烧结压力对WC-8wt%MgO复合材料密度、硬度和断裂韧性的影响.结果表明,烧结温度过低,试样的致密度差;烧结温度过高,晶粒快速长大,使得复合材料性能降低;烧结压力越大,复合材料的致密度越高,硬度和断裂韧性越好.最佳烧结工艺是烧结温度1650℃,烧结压力70 MPa,获得了该复合块体材料的最佳性能组合.     

二阶段热压烧结工艺对WC-MgO复合材料组织和力学性能的影响

二阶段烧结是一种通过控制烧结温度变化以实现烧结样品致密化过程中抑制晶粒长大的烧结方法。以高能球磨法制备的纳米WC-MgO复合粉末为原料,并采用二阶段热压烧结法制备WC-MgO复合材料。研究二阶段热压烧结对烧结块体的致密度、晶粒大小和力学性能的影响,优化二阶段烧结中第一阶段温度t1、第二阶段温度t2及保温时间θ等工艺参数,采用XRD和SEM对复合材料的组织形貌进行表征。结果表明:当t1为1 750℃,t2为1 550℃时能使WC-MgO复合材料的致密度达到99%(理论密度),基体WC晶粒大小为2.59μm,WC-MgO复合材料的维氏硬度提高到(18.4±0.5)GPa,WC-MgO复合材料的断裂韧性提升至(12.95±0.5)MPa.m1/2,WC-MgO复合材料的抗弯强度提高至(1 283.7±126.6)MPa。     

氢对NiTi(Nb)合金相变与回复特性的影响

研究了充氢对NiTi(Nb)合金晶体结构与相变行为的影响.结果发现:随着充氢时间的延长,NiTi相中能发生可逆马氏体相变的体积逐渐减小,并在较短的充氢时间内失去可逆相变,从而导致Ti50.2Ni49.8合金中形状记忆效应降低,甚至消失.电解充氢后,NiTiNb合金脆性增加,并且失去超弹性性能.在室温下电解充氢,TiNiNb合金会形成NbH化合物.随着温度升高,这种氢化物会转变为Nb(H)固溶体.当充氢时间低于30 h时,低温峰和高温峰所对应的相变潜热随充氢时间的增长变化较快;充氢时间大于30h时,高低温峰的潜热随充氢时间的增长而变化缓慢.     

热压烧结法制备新型NiTi-Si电极材料的结构演化和性能分析

通过选择不同烧结工艺,探索了热压烧结法制备NiTi-Si复合电极材料的结构演化及其对电性能的影响。结果表明,烧结过程的压缩率随热压烧结温度的升高而演化,可分为三个阶段:第一阶段未产生压缩变形,第二阶段由于Si的软化开始产生压缩变形,第三阶段NiTi也开始软化,压缩率显著增加。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析每个阶段的相组成及微观结构,结果表明,热压烧结样品组成主要是Ni4Ti4Si7三元金属间化合物及部分Ni3Ti3O、NiTi与Si,复合物致密度也随着烧结温度的提高而改善。选取一组具代表性的NiTi-Si复合材料作为电极制备成纽扣电池,充放电曲线结果表明,电池在循环初期出现明显比容量衰减,但电池循环次数明显高于传统集电体Si电极材料。分析认为,Ni4Ti4Si7三元金属间化合物中的Si不参与电化学反应,但是该化合物有助于弛豫充放电过程中电极体积变化导致的应变。     

NiTi-Nb原位复合材料的准线性超弹性变形EI北大核心CSCD

据文献报道,Nb纳米线增强NiTi记忆合金复合材料可展现超常的准线性超弹特性。为揭示该准线性超弹特性的产生和变形机制,通过真空感应熔炼、锻造、拔丝方法原位合成了NiTi-Nb复合材料丝材。TEM显微分析表明,Nb纳米线沿丝材轴向平行分布在纳米晶NiTi基体中。该材料在经历一次9%的预变形后会展现准线性超弹特性,其屈服强度达1.7 GPa,表观Young's模量约34 GPa,准线性超弹性应变接近5.5%。同步辐射高能X射线原位拉伸实验结果表明,准线性超弹性的产生与以下2点原因有关:(1)复合材料经历预变形后,Nb纳米线和NiTi基体间会产生耦合力,再次加载时,NiTi所受的耦合拉应力可以将局部区域应力诱发马氏体相变所需的外应力降低到零附近,并且耦合力越大,加载初期的相变速率越高,经过适当的预变形后,加载初始就能够持续发生高速率相变;(2) NiTi中耦合拉应力呈梯度分布,使相变应力-应变曲线不再是常见的“平台型”,转变为“硬化型”斜线。     

六方-BN对非晶前驱体制备不含添加剂的Si3N4/SiC复合材料相变的影响（英文）

Si3N4/SiC纳米复合材料由于具有优良的力学和热性能,广泛应用于涡轮发动机、热交换器和其他复杂情况中。然而,不添加添加剂很难制备出Si3N4/SiC复合材料。添加剂在烧结过程形成液相从而促进复合材料的致密化。然而,添加剂的存在降低了复合材料的高温力学性能。通常在不添加添加剂的情况下,采用电场辅助烧结,利用聚合物前体路线制备Si3N4/SiC复合材料。本研究中,在无添加剂、温度1700°C、真空50MPa条件下,热压烧结2h,利用非晶前体路线成功制备了六方-BN致密化的Si3N4/SiC复合材料。聚合物前驱体和BN的作用减少了的SiC含量。并对相变、致密化、微观组织和力学性能进行了讨论。