退火及变形工艺对Ti-51.1Ni形状记忆合金性能的影响

采用拉伸实验研究了退火温度、变形速率、变形温度和应力-应变循环等对退火态Ti-51.1Ni形状记忆合金力学性能、形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)的影响。结果表明,随退火温度(T_a)升高,Ti-51.1Ni合金的抗拉强度(R_m)先升高后降低,极大值1650 MPa和极小值1060 MPa分别在400℃和650℃退火后取得,650℃退火态合金的塑性最好。当变形速率在2～12 mm/min范围内时,变形速率对Ti-51.1Ni合金拉伸性能影响不大。随T_a升高,合金的应力诱发马氏体临界应力(σ_M)先降低后升高,残余应变(ε_r)先升高后降低,350℃和600℃以上温度退火态合金呈SE,400～550℃退火态合金呈SME。随变形温度(T_d)升高,合金的σ_M升高,ε_r降低,形状记忆行为由SME向SE转变;当T_d为-20℃和0℃时合金呈SME,T_d为25℃时合金呈SME+SE,T_d超过25℃后合金呈SE。随应力-应变循环次数增加,350℃退火态合金的SE最稳定,500℃退火态合金的SME最稳定。     

热处理和循环应变对TiNiZr合金形状记忆行为的影响

利用拉伸实验、光学显微镜和透射电镜研究了退火工艺、时效工艺和循环应变对Ti-50.8Ni-0.1Zr合金形状记忆行为的影响。350~400 ℃和600~700 ℃退火态合金呈超弹性(SE),450~550 ℃退火态合金呈形状记忆效应(SME);300 ℃/(1~50 h)和400 ℃/1 h时效态合金呈SE,400 ℃/(5~50 h)和500 ℃/(1~50 h)时效态合金呈SME。随退火温度升高,合金应力应变曲线平台应力σ_M先降低后升高,最小值200MPa在500 ℃退火后取得;残余应变ε_R先升高后降低,最大值2.64%在500 ℃退火后取得。随时效时间延长,300 ℃时效态合金的σ_M降低,ε_R始终较小;400 ℃和500 ℃时效态合金的σ_M降低,ε_R先升高后趋于稳定。随循环次数增加,呈SE的合金由部分非线性SE转变为完全非线性SE,且σ_M和能耗△W先降低后趋于稳定;呈SME的合金的σ_M和△W先降低后趋于稳定。     

退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝显微组织和拉伸性能对比

用X射线衍射仪、光学显微镜和拉伸试验等研究了退火温度(Ta)对Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝相组成、显微组织和拉伸性能的影响.结果表明,退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝室温组成相均为单斜结构的马氏体B19'和CsCl型结构的母相B2.350～550℃退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝皆处于回复阶段,组织呈现纤维状,600～700℃退火态合金丝处于晶粒长大阶段,组织呈等轴状;两种合金的再结晶温度均在550～600℃之间.Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝的抗拉强度(Rm)和马氏体再取向平台长度(LM)相近,Ti-50Ni合金丝的马氏体再取向应力(σM)和伸长率(A)大于Ti-45Ni-5Cu合金丝.随Ta升高,两种合金丝的Rm和LM下降,A升高,σM先下降后上升,Ti-50Ni合金丝σM的最小值102.8 MPa在450～500℃退火态合金丝中取得,Ti-45Ni-5Cu合金丝σM的最小值63.3 MPa在400℃退火态合金丝中取得.     

退火温度对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金丝记忆行为和力学性能的影响

用拉伸试验、差示扫描量热仪、光学显微镜和扫描电子显微镜研究了退火温度对Ti-50.8Ni-0.1Zr合金丝形状记忆效应、超弹性、力学性能和断口形貌的影响.结果表明:350～400℃和600～700℃退火态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金丝呈超弹性(SE),600℃退火态合金丝的平台应力最大(483 MPa)、残余应变最小(0.1％),350～400℃退火态合金丝SE稳定性最好;450～550℃退火态合金丝呈现形状记忆效应(SME),500℃退火态合金丝的平台应力最小(190 MPa),450℃退火态合金丝的残余应变最大(4.9％)、SME稳定性最好.600～700℃退火态合金丝的塑性高于350～550℃退火态,但强度低于后者;400℃退火态合金丝的抗拉强度最大(1489 MPa),650℃退火态合金丝的伸长率最大(35.1％).退火态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金丝的断口形貌呈韧窝状,属微孔聚集型韧性断裂,韧窝处存在第二相颗粒和孔洞,退火温度对断口形貌的影响不大.     

时效对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金显微组织、拉伸性能和记忆行为的影响

用TEM和拉伸实验研究了时效工艺对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金显微组织、拉伸性能和形状记忆行为的影响.300、400和500℃时效态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金中Ti3Ni4析出相分别呈颗粒状、透镜状和长条状,时效温度比时效时间对析出相形态、尺寸和弥散度的影响更大.时效处理后合金的强度升高,塑性降低.随时效时间(tag)延长,300℃时效态合金抗拉强度(Rm)升高,断后伸长率(A)降低;400℃时效态合金Rm先升后降,A先降后升;500℃时效态合金Rm降低,A升高.300℃时效1～50 h和400℃时效1 h的合金呈现良好的超弹性,400℃时效5～50 h和500℃时效1～50 h的合金呈现良好的形状记忆效应.随tag延长,300℃时效态合金的应力诱发马氏体相变临界应力降低,能耗升高;400和500℃时效态合金的马氏体再取向应力和能耗均降低.