钛基形状记忆合金研究进展

近年来,新型钛基形状记忆合金成为了金属智能材料研究领域的重点发展方向之一。这类合金一方面可以作为生物医用Ni Ti形状记忆合金的替代材料,从根本上避免Ni离子溶出造成的细胞毒性和致敏性等危害;另一方面可以获得较高的马氏体相变温度,成为航空、航天和能源等领域应用的高温形状记忆合金。钛基形状记忆合金主要包括Ti-Nb基、Ti-Ta基和Ti-Zr基合金体系。Ti-Nb基合金的相变温度范围较宽(180~561 K),最大形状记忆效应和超弹性应变分别为4.0%和5.0%左右。二元Ti-Ta和Ti-Zr合金的马氏体相变温度均高于373 K,是典型的高温形状记忆合金。重点评述了添加合金化元素和热机械处理对Ti-Nb、Ti-Ta和Ti-Zr基形状记忆合金的相变特性、微观结构、力学性能、形状记忆效应、超弹性以及生物相容性等方面的影响,并提出了钛基形状记忆合金的未来发展方向。     

二元Ti-Zr合金微观结构和形状记忆效应

近年来,新型钛基无镍合金以其良好的生物相容性、耐腐蚀性、低弹性模量、高相变温度等特性成为了形状记忆合金领域的研究重点。采用X射线衍射(XRD)、金相光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、差示扫描量热分析(DSC)、压缩应力-应变实验等方法系统研究了TixZr100-x(x=20,30,50,70,80)合金的微观组织结构、相变特性、力学性能及形状记忆效应。结果表明:二元钛锆合金是一种典型的高温形状记忆合金,室温下为具有孪晶结构的单一hcp-α'马氏体相,晶格常数和晶胞体积都会随Zr原子含量增加而增大;合金具有从β母相到hcp-α'马氏体的可逆相变,相变温度随Zr原子含量增加先降低后增大,在Zr含量50%附近,马氏体相变开始温度最低,约为520℃;合金的屈服强度随Zr原子含量增加而增大,在Zr含量50%附近达到最大值(955 MPa),然后随Zr含量增加而下降;不同成分合金均具有形状记忆效应,其中Ti70Zr30合金的记忆效应最大,为1.7%。     

利用ROC技术制备TiNi形状记忆合金的研究

利用快速全向压制（ＲＯＣ）技术直接由钛、镍元素粉末制备了ＴｉＮｉ形状记忆合金。利用密度测试、显微组织观察、Ｘ射线衍射分析以及性能测试等手段对影响ＴｉＮｉ合金制备过程的主要影响因素进行了分析研究,并对制备的ＴｉＮｉ合金进行了热轧、冷轧等加工性能试验。利用ＲＯＣ技术可以得到反应充分、结构密实并具有良好性能的ＴｉＮｉ形状记忆合金。     

Cu—Zn—Al形状记忆合金速动记忆元件的研制

1.引言近年来,对NjTj基和Cu基形状记忆合金的形状记忆效应和记忆元件的设计已有很多研究,这些合金的形状记忆效应与合金的热弹性马氏体转变有关。一般热弹性马氏体相变的相变温区较大,用它制成的热敏元     

医用TiNi合金的表面改性研究进展

TiNi形状记忆合金因为具有独特的形状记忆效应或超弹性,在生物医用领域得到应用。但是含有的镍可能造成过敏反应和医用金属的生物惰性受到医学和材料学者的关注。羟基磷灰石因为具有优良的生物相容性而广泛用于涂层材料。表面改性是改善TiNi合金基体的生物相容性的有效途径之一。本文介绍并讨论医用TiNi合金的表面改性方法及形成的特殊功能层与基体表层低镍化、耐蚀性、抗菌性、耐磨性和磷灰石诱导形成能力间的关系。     

亚稳Ti-27Nb合金单晶的变形行为

<正>亚稳β型钛合金由β相向α″相转变的应力诱发马氏体相变及其逆相变的过程中表现出超弹性,使其作为新的无镍形状记忆合金,前景备受期待。针对亚稳β型钛合金的马氏体相变和形状记忆超弹性特性已开展了多项研究。为明确Ti-27Nb合金(原子分数)的应力诱发α″马氏体相变过程中的塑性变形行为,东京工业大学T.Masaki对Ti-27Nb合金单晶进行了研究。首先采用光学浮动区域熔融法制备了Ti-27Nb     

β钛合金超弹性影响因素及其提高方法

β钛合金具有良好的力学性能、高耐蚀性以及优异的生物相容性,在生物医用材料领域备受关注.β钛合金的超弹性归因于应力诱发的β→α"马氏体相变及其逆转变.阐述了影响β钛合金超弹性的因素,归纳了提高合金超弹性的方法.通过添加合金元素调整相变温度和滑移临界应力使得应力诱发马氏体相变更易发生,延迟β相塑性变形的发生,能够获得更大的...     

简讯

日本大力开发改良型镍钛系记忆合金在形状记忆合金材料中，镍－钛系合金是性能最优且用途最广的一种。镍－钛系合金的延展性、形状记忆强度、应变、耐蚀性及稳定性都很好，但其成本较高。近年来，日本致力于开发一系列改良型镍－钛合金，通过添加其它元素进一步改善其性能，并降低成本。如添加铜或钒、铝、铬、锆可大大改善其韧性、加工性和切削性；在镍－钛－铜系合金中添加稀土元素和硼、硅、磷和硫等，可制成回复特性明显增强的形状记忆合金。日本住友电气工业公司在镍－钛合金中添加铜（或铝、锆、钒、钴、铁）元素后，经表面深层处理后…     

TiNi形状记忆合金的力学和电阻特性

本文简要报道了采用新型SMT－1型形状记忆合金特性综合测试仪Ti-50.9at%Ni合金在拉伸变形,形状记忆回复以及约束应力或约束应变条件下的力学和电阻特性进行测试的部分结果,并讨论了其内在物理本质。实验结果表明：拉伸加载过程中的电阻－应变曲线比应力－应变曲线更能揭示应力诱发马氏相变过程;合金形状记忆效应的回复湿度随拉伸应变量的增加而增加;在约束条件下,合金回复应力及它随温度上升的趋势与初始应变量有关,应力约束条件下,马氏体相变所对应量比无外加应力作用时有大幅度增加,本研究也表明：应力,应变,电阻,温度的的同步测量是研究形状记忆合金性能和组织结构变化的简例和有效的工龄。     

燃烧合成TiNi形状记忆合金及其性能

介绍了用燃烧合成技术由元素粉末制备ＴｉＮｉ形状记忆合金的方法及合成产物的性能。获得的ＴｉＮｉ合金锭坏具有单一ＴｉＮｉ相的铸态组织，成分准确，纯度高，为致密态，有良好的冷热加工塑性。最终加工材的力学性能和形状记忆性能与市售同类材料相当甚至更好。     

热处理工艺对NiTi形状记忆合金马氏体相变的影响

对成分（at）为Ti－51．28％Ni合金的相变过程用电阻、金相法进行了研究．发现该合金加热过程中发生M→R＋M→B2转变，冷却时则有M→R＋M→B2转变．并用电阻－温度曲线测定了不同热处理工艺条件下合金的相变温度，讨论了固溶时效处理制度对马氏体相变及R相变的影响，也讨论了提高合金形状记忆效应稳定性的各种方式，结果表明，“高温固溶，中温时效”是有利于该合金马氏体相变的最佳热处理工艺．也是提高其形状记忆效应的有效途径。     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金在γ+α'复相状态下的形状记忆效应

用Ｘ射线衍射和ＴＥＭ方法研究了Ｆｅ－１４Ｍｎ－５Ｓｉ－９Ｃｒ－５Ｎｉ合金的应变诱发γ→ε和γ→α’马氏体相变行为,测试了几种合金为单相奥氏体以及奥氏体加α‘马氏体复相原始组织的形状记忆效应。探讨预应变前原始组织中存在的α’马氏体对形状记忆效应的作用。实验结果证实,这些合金从奥氏体加一定体积分数的α‘马氏体复相组织开始预应变,加热逆相变形状回复后,具有更高的形状回复率。     

淬火介质对Cu－Al－Ni－Mn－Ti形状记忆合金γ1′、β1′两马氏体形成及其宏观性能的影响

对Ｃｕ－１３Ａｌ－５Ｎｉ－１Ｍｎ－１Ｔｉ形状记忆合金样品进行六种不同介质的淬火处理，然后用透射电镜对这些样品进行观察，结果表明：淬火介质对合金中γ１′、β１′马氏体的形成量、两马氏体的混合程度以及γ１′马氏体界面的完整度有明显影响。另一方面，对以上淬火样品采用自制扭转仪进行了记忆性（ＳＭＥ）和伪弹性（ＰＥ）测量，以揭示γ１′、β１′马氏体结构与合金宏观性能之间的内在联系。测量和分析表明合金中γ１′、β１′马氏体共存会降低其形状记忆性和伪弹性     

循环热处理细化铸造 Ti-46Al-8.5 Nb-0.2W 合金的工艺及机理

对循环热处理细化铸造Ｔｉ－４６Ａｌ－８．５Ｎｂ－０．２Ｗ合金工艺及机理进行了研究。循环热处理可使铸造Ｔｉ－４６Ａｌ－８．５Ｎｂ－０．２Ｗ合金粗大的层片组织转变均匀细小的等轴近γ（ＮＧ）组织。在循环热处理中,层片通过γ相溶解←→析出相变和Ｒａｙｌｅｉｇｈ扰动产生缩颈和间断,缩颈和间断的γ片形成高密度分布的层片边缘,在略低于共析温度退火时,发生由表面张力驱动的等轴化,得到晶粒尺寸不太均匀的ＮＧ组织。在     

Ti—241Al—14Nb—3V—0.5Mo合金拉伸变形显微组织的研究

用透射电子显微镜研究了Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ）合金拉伸变形显微组织，利用双倾技术和双束条件下ｇ．ｂ＝０不可见判据，分析了合金中具有Ｄ０１９结构的α２相在拉伸过程中的变形机制。     

FeMnSi形状记忆合金的研究

本文研究了FeMnSi合金中热形成ε马氏体、α马氏体以及位错和残余应力等对形状记忆效应(SME)的影响,讨论了温轧试样中由于轧制织构引起的SME各向异性问题,同时还研究了测量形状记忆合金(SMA)相变温度的音频共振法.     

Ti－24Al－14Nb－3V－0．5Mo合金拉伸变形显微组织的研究

用透射电子显微镜研究了Ｔｉ３Ａｌ－Ｎｂ（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ）合金拉伸变形显微组织，利用双倾技术和双束条件下不可见判据，分析了合金中具有ＤＯ１９结构的α２相在拉伸过程中的变形机制。     

Cu Zn Al形状记忆合金的研制和特性研究

形状记忆合金是一种新颖的功能材料,功能材料的研制是当今新材料开发的重要课题之一。自60年代初美国海军武器实验室的Beuhler等人发现近等原子Ni—Ti合金具有形状记忆效应(SME)以来,已有30多年时间,在这段时间内,形状记忆合金(SMA)及其相关的理论—热弹性马氏体相变理论几乎成     

TiNi形状记忆合金的电火花烧结

目前广泛应用的形状记忆合金多为ＴｉＮｉ系，一般采用熔炼法．熔炼法生产ＴｉＮｉ合金难于得到均匀的组分，碳由坩埚混入合金中，不适于制做形状复杂的制品．粉末烧结法也可用来制取ＴｉＮｉ形状记忆合金．近年来，电火花烧结技术得到长足发展，这种方法以施加脉冲大电流加压烧结为手段，以短时间内得到致密烧结体为特征，使用电火花烧结机在很短时间里完成ＴｉＮｉ合金的生成和致密化，是一种高效快速的先进技术．电火花烧结使用的原料为－４３．５μｍ的细钛粉或ＴｉＨ粉以及羰基Ｎｉ粉，组成为近等原子比，Ｎｉ的原子百分比为４９％～５…     

Ti-Ni形状记忆合金的疲劳性能

Ti- Ni形状记忆合金 (SMA)具有形状记忆效应和超弹性 ,其特性源于热弹性马氏体的形成和回复过程 ,相变过程的诱发需要温度或载荷变化。SMA要经历多次热应力或外加载荷循环作用 ,疲劳性能非常重要 ,其主要影响因素如下 :(1)合金马氏体相变开始温度 (Ms)。Ms不同导致合金相变过程和内部组织形态不同 ,疲劳寿命也不同。调整 Ni- Ti合金中 Ni含量 ,制备了 Ms 分别为 - 12 0℃ ,- 30℃ ,7.5℃和 70℃的合金。在室温下进行恒应变控制的疲劳试验。S- N曲线表明 :在应变相同的条件下 ,Ms 为 7.5℃的试样疲劳寿命最长 ,- 30℃和 70℃的居中 ,-…