TiNi形状记忆合金约束态相变及驱动特性研究进展

TiNi形状记忆合金作为一种驱动材料具有广阔的应用前景，同时TiNi合金丝增强复合材料的研究和应用也得到人们的重视。TiNi合金的驱动能力与其约束条件下的相变行为有密切的关系。综述了不同约束态条件下TiNi形状记忆合金丝的马氏体相变特征及其驱动特性的研究进展。     

约束态相变中TiNi形状记忆合金的马氏体自拉伸过程

研究了约束态加热过程中产生的回复力对TiNi形状记忆合金剩余马氏体的影响．结果表明，产生的回复力使剩余马氏体发生了塑性变形，使逆相变温度升高，剩余马氏体分数和其逆相变温度之间存在特定的函数关系．但是，外部约束条件的变化对马氏体的自拉伸过程所造成的剩余马氏体分数与其逆相变温度之间的关系影响很小．     

结构不均匀TiNi合金中的马氏体相变特征

通过设计试样原始表面形状和冷轧的方法获得了一种原位内生形状记忆合金复合材料。利用设计试样原始表面形状的方法，将具有不同位错密度的宏观区域引入形状记忆合金内部，则整个材料就获得了复合材料的特征。结果表明在第一次加热过程中正弦试样DSC曲线上出现双峰，分别对应于设计试样内部的不同变形区域，且由于位错织构和马氏体变体界面的作用，使得逆转变温度扩展到一个较大的温度范围。所设计的材料具体可以应用于所谓的广域温度记忆效应和类因瓦效应领域。所有上述现象表明为控制材料的热特性而进行适当的位错织构设计的方法是可行的。     

TiNi形状记忆合金的相变行为及其影响因素

对近年来有关ＴｉＮｉ形状记忆合金的相变行为及其影响因素等方面的最新研究成果综合评述，主要内容包括化学成分，应力／应变，热／机械循环，冷／加热和热处理制度等因素对相变温度和相变次序的影响。     

影响Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金相变点的因素

研究了变形量和回复退火温度对Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni形状记忆合金相变点的影响。结果表明：当回复退火温度为673K时，Af点和Ms点都随变形量的增加而显著增加，As点增加较缓慢；303K加热前和加热后合金电阻率之差△ρ也随变形量的增加而增加，可回复变形量随变形量的变化与△ρ的变化是一致的。Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金的形状回复来源于应力诱发γ→ε马氏体转变及其逆转变；当变形量为10%时，Ms点随回复退火温度的增加而显著下降。     

CuZnAlMnNi形状记忆合金马氏体相变焓的研究

采用差示扫描量热分析技术在５℃／ｍｉｎ以及在超低降温速率下，研究了ＣｕＺｎＡｌＭｎＮｉ形状记忆合金马氏体相变的热焓。通过实验和计算，由母相向马氏体转变时单位质量的相变总焓、热容改变焓和马氏体相变焓分别是３．２２Ｊ／ｇ、１．８８Ｊ／ｇ和１．３４Ｊ／ｇ。     

TiNi基高温形状记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

综述了Ti-Ni基高温形状记忆合金中的马氏体相变和形状记忆效应最近研究进展。Ti-Ni基高温形状记忆合金主要包括用Ti-Ni-Pd,Ti-Ni-Pt,Ti-Ni-Zr和Ti-Ni-Hf等。对Ti-Ni基高温形状记忆合金体材料、薄带和薄膜中的马氏体相变、组织结构、形状记忆效应以及超弹性性能等进行了评述和归纳。值得注意的是,通过适当的时效处理可调节相变温度,显著改善Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的开头记忆效应和超弹性性能,其主要原因在于时效的Ti-Ni-Hf合金中析出纳米级析出相导致基体强度升高。采取适当的制备和加工方法,提高合金的马氏体相变温度,改善合金的开头记忆效应,是当前TiNi基形状记忆合金研究的主要发展趋势。     

TiNi记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

对近些年来有关ＴｉＮｉ记忆合金中马氏相变和形状记忆效应的最新研究成果进行综合评述。主要内容包括马氏体的形成，相变晶体学和变体自协作以及变形行为和形状记忆效应。     

预应变对铝基体中复合的TiNi合金丝马氏体逆相变的影响

采用示差扫描热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微分析(SEM)等方法,研究了预应变对铝基体中复合的TiNi形状记忆合金丝的马氏体逆相变的影响.结果表明,预应变的TiNi丝发生两种逆相变,一种是热致马氏体(TIM)的逆相变,另一种是应力诱发马氏体(SIM)的逆相变.预应变样品的TIM逆相变的起始温度与未预应变样品的基本相同.SIM逆相变的起始温度随预应变的增大而升高.TIM和SIM逆相变的分数随预应变的增大而减少.     

预应变对TiNi薄膜相变温度及热滞的影响

用电阻法研究了预应变对 Ｔｉ＿（５１）Ｎｉ＿（４９）（原子分数）薄膜相变温度及相变热滞后的影响．结果表 明;ＴＩＮｉ薄膜马氏体态预变形后,第一次逆相变开始温度Ａ~ｄ_Ｂ对随预应变量的增大而升高,而第一次马氏 体相变温度Ｍ＿Ｓ和第二次逆相变开始温度Ａ＿Ｓ的变化与预应变量（з＿ｄ）相关：当з＿ｄ＜５％时,Ｍ＿Ｓ和Ａ＿Ｓ 几乎保持预变形前的温度值,而当з＿ｄ＞５％时,Ｍ＿Ｓ和Ａ＿Ｓ随з＿ｄ的增大而升高;预应变后ＴｉＮｉ薄膜 的相变热滞（Ａ~ｄ_Ｂ-Ｍ＿Ｓ）也随з＿ｄ的增加而增大,但当з＿ｄ＞５％时,其值开始减小 预变形引起Ｔｉ＿５１Ｎｉ＿４９ 薄膜的相变温度和热滞的变化与弹性应变能的变化及位错有关．     

TiNi形状记忆合金丝/水泥复合材料的相变行为

研究了TiNi形状记忆合金/水泥基复合材料的相变行为。差热分析(DSC)研究结果表明,由于水泥基体的约束作用,形状记忆合金中剩余取向马氏体的逆相变温度上升。在逆相变开始阶段,逆马氏体相变的平均速率较大;在复合材料DSC加热曲线吸热峰结束温度以上,剩余马氏体的逆相变仍在缓慢进行。     

形状记忆合金马氏体相变动力学模型

基于马氏体体积分数对温度偏微分与自由能差对温度偏微分呈线性关系的事实, 提出一种新的马氏体相变动力学模型, 通过与其它马氏体相变动力学模型比较, 并应用于复合材料模型中, 表明本模型与实验结果十分吻合。      

形状记忆合金材料相变伪弹性有限元分析

形状记忆合金(SMA)的相变伪弹性是其智能功能的体现之一,对它的分析研究,有利于把SMA材料应用于土木工程并实现其指定的功能。针对形状记忆合金的Brinson本构模型中的相变伪弹性的热力学方程和求解特点,提出了一种新的求解方法,先将热力学方程变化为差分形式,然后采用对分法对相互嵌套的热力学方程和控制方程进行求解,最后利用MATLAB软件编制了SMA材料相变伪弹性恢复力本构关系的有限元分析程序,得出了能够反映其本构特征的相变伪弹性恢复力曲线。     

不同方式预应变TiNi合金丝的马氏体逆相变温度

对恒应力约束下降温预应变和室温拉伸预应变TiNi形状记忆合金丝的马氏体逆相变行为进行研究.结果表明,随着预应变的增加,二者的马氏体逆相变温度都上升,应变回复率都下降;但是在相同预应变下,前者的马氏体逆相变温度低于后者,后者的应变回复率却高于前者.     

形状记忆合金增强复合材料梁的弯曲

本文根据形状记忆合金的-维热-力学本构关系推导了形状记忆合金丝混杂的纤维增强复合材料梁的纯弯曲变形的本构关系,并对温度变化时梁的曲率变化问题作了分析。      

Cu-Zn-Al 形状记忆合金热弹性马氏体相变临界驱动力的估算

发展了新的估算 Cu-Zn-Al 合金热弹性马氏体相变临界驱动力方法。由测量合金的杨氏模量及估算马氏体内的储存能量(层错能),所得的临界驱动力数值与量热法测得热效应后换算的近似值非常接近。     

考虑磁场影响的磁性形状记忆合金分段线性化超弹性本构模型研究

磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy,MSMA)作为一种新型智能材料,同传统温控形状记忆合金一样具有形状记忆效应和超弹性效应。现有的MSMA本构模型大多存在理论性强、形式繁杂、参数较多等问题,不利于实际工程应用。为此,该文借助线性化方法,建立了超弹性MSMA分段线性化应力-应变关系;引入应力择优取向马氏体变体体积分数作为内变量,基于塑性理论框架,构建了MSMA分段线性化超弹性本构模型;提出了描述临界应力与环境磁场关系的Logistic关系函数,并基于试验数据拟合了关键参数;利用所建立的本构模型对考虑磁场影响下的MSMA超弹性进行了数值模拟,并从滞回曲线形状和滞回耗能两个方面与试验结果对比。结果表明:所提出的临界应力与环境磁场关系函数拟合优度可达0.993;材料本构模型预测曲线与试验结果较为接近,理论耗能能力与试验结果误差平均为11.9%。因此,模型能够较为准确地模拟MSMA的超弹性变形过程和耗能能力,为预测考虑磁场影响的MSMA超弹性特性提供了一种简便方法。     

CuZnAl合金在应力下的马氏体相变

采用附加有加载装置及电视系统的光学金相显微镜,对CuZnAl形状记忆合金的应力诱发马氏体进行了动态观察,发现该合金的应力诱发马氏体具有热弹性马氏体的相变特征,马氏体的形貌及转变量随应力的变化而变化;此外,还发现该合金有些晶粒的马氏体在应力诱发过程中消隐,代之出现取向、大小不同的新的马氏体。     

NiTi形状记忆合金表面改性绝缘膜的研究

用三级反应溅射离子镀法在ＮｉＴｉ形状记忆合金基片上镀制ＴａＮ膜，并在６００℃干燥空气中氧化１ｈ，形成氧化膜。研究了氧化后的ＴａＮ膜的性能及其成分和结构，结果表明：膜完全氧化成ＴａＯ．Ｔａ，Ｎ，Ｏ等在膜中分布比较均匀，它的韧性良好，与基体结合强度高，绝缘性良好；膜－基体间约有４０ｎｍ的离子束混合区。