形变热处理制备的纳米晶NiTi形状记忆合金的超弹性行为（英文）

研究冷轧和后续退火形变热处理对Ni_(50)Ti_(50)形状记忆合金超弹性行为的影响。采用铜坩埚真空感应熔炼法制备样品。将成分均匀的样品进行热轧后在900°C退火,然后再进行冷轧,冷轧后样品的厚度有不同程度的减少,最大可达70%。透射电镜检测结果显示严重的冷轧导致Ni_(50)Ti_(50)合金中形成了纳米晶和非晶的复合显微组织。400°C下退火1 h后,冷轧样品中的非晶发生晶化形成纳米晶组织。随着冷轧变形量的增加,在超弹性实验中Ni_(50)Ti_(50)合金的弹性应变增加,变形量为70%的冷轧-退火样品其弹性应变为12%。此外,随着变形量的增加,应力诱导马氏体相变的临界应力提高。值得注意的是,70%变形量的冷轧-退火样品的阻尼容量值为28 J/cm3,明显高于商业NiTi合金。     

热处理对Ti-Ni合金显微组织和力学性能的影响

研究了冷加工变形量为48%的Ti-Ni合金经中温退火(350～600 ℃)处理后退火温度对合金显微组织及室温力学性能的影响.结果表明,变形后获得部分非晶的纳米组织,400 ℃退火后合金发生再结晶;500 ℃退火后完成再结晶,晶粒开始长大;600 ℃退火后合金组织完全粗化,室温下为粗大的自协调马氏体.退火温度升高,合金的抗拉强度大大下降,当退火温度高于500 ℃时,伸长率大大增加,伸长率大于50%.室温下合金拉伸变形时应力诱发马氏体相变的临界应力值σs受退火温度和相变温度的制约.     

Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)合金粉体的晶化过程

利用机械合金化技术制备了Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)合金粉体,发现球磨后的合金粉末颗粒直径大致在微米量级。球磨时间越长,非晶化程度越高,合金化现象更明显。退火态的合金粉末中出现了NiTi、Ni_2Zr和ZrO_2等相,证明退火使得Ti_(15.5)Ni_(49.5)Zr_(35)粉末实现了从非晶态向晶态转变的晶化过程。     

大塑性变形制备的非晶镍钛形状记忆合金的晶化(英文)

局部包套压缩大塑性变形能够实现镍钛形状记忆合金的完全非晶化,其中少量残留的纳米晶相分布在非晶基体上。研究非晶镍钛合金在573、723和873 K退火条件下的晶化机制。采用约翰逊-迈尔方程描述非晶镍钛合金的晶化动力学行为。在573和723 K的退火条件下,可以获得具有完全纳米晶相的镍钛形状记忆合金,在该纳米晶镍钛形状记忆合金中,马氏体相变由于晶界的约束而受到了抑制。在873 K的退火条件下,非晶镍钛合金的晶化产生了晶粒粗大的镍钛形状记忆合金样品。在室温条件下的粗晶镍钛样品中,可以观察到马氏体复合孪晶,而且发现马氏体孪晶在晶界优先形核,并且向两个不同的晶粒内部长大。局部包套压缩大塑性变形结合后续退火工艺为制备纳米晶镍钛形状记忆合金提供了一种新的途径。     

Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响（英文）

制备了三种名义成分分别为Ni_(50)Ti_(50)、Ni_(49)Ti_(49)Fe2和Ni45Ti51.8Fe3.2(摩尔分数,%)的不同NiTi基合金来揭示Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响。采用光学显微分析法、透射电子显微分析法、X射线衍射和差示扫描量热法对这些合金的组织和相变行为进行分析。结果表明,Ni_(50)Ti_(50)合金的基体由B19′马氏体相和B2奥氏体相组成。而且,在B19′相中可以观察到孪晶亚结构。然而,三元NiTi Fe合金的组织则为B2奥氏体相。这两种合金的基体中弥散分布着大量的Ti2Ni沉淀相。NiTi形状记忆合金中添加Fe后导致三元合金的相变温度下降。由机理分析可以得到如下结论:这一现象主要是由原子的弛豫引起的,弛豫会导致相变过程中B2相的稳定化。     

退火温度对等径角挤压处理Ti_(49.2)Ni_(50.8)合金马氏体相变的影响（英文）

利用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微观察(TEM)与差示扫描量热分析(DSC)研究退火处理对等径角挤压Ti_(49.2)Ni_(50.8)合金马氏体相变行为的影响。经等径角挤压及后续退火处理的Ti_(49.2)Ni_(50.8)合金在室温下由B2母相、Ti_4Ni_2O相与B19′马氏体相组成。冷却过程中试样均表现出B2→R→B19′两步相变。加热过程中,退火温度不超过400°C的试样呈现B19′→R→B2两步相变;退火温度高于500°C的试样呈现B19′→B2一步相变。等径角挤压过程中引入的位错导致R相变的相变区间变宽。     

Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板相变温度及记忆性能研究

系统地研究了Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金冷轧板的相变温度及记忆性能。随着Zr含量的增加,Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金铸锭相变温度Af升高,在15%Zr(原子分数)时达到228℃,Mf先降低后升高。Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金板材的硬度随冷轧变形量增加而增加,随退火温度升高而降低。对于Ni_(49)Ti_(51-x)Zr_x合金25%冷轧变形量板材,随退火温度升高,锆的原子分数低于5%时合金板材的Af先降低再升高,Ni_(49)Ti_(41)Zr_(10)、Ni_(49)Ti_(36)Zr_(15)合金板材Af持续升高。随退火温度升高,冷轧板材记忆恢复应变先升高后降低,在500℃时具有最高值,双程可恢复应变升高;随Zr含量增加,可恢复应变降低,双程记忆恢复应变减小。     

Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的相变滞后和应变马氏体的稳定性SCIEI

用不同温度下的拉伸试验、电阻法测量和透射电镜分析系统地研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的相变滞后及其影响因素,探讨了应变马氏体的稳定性。结果表明,存在一个特征形变温度和形变量范围,在这个范围内形变时,可以得到宽的相变滞后和高的应变恢复率。不规则的孪晶马氏体和含有位错亚结构的马氏体,以及与β-Nb质点相交截的马氏体都具有较高的稳定性。     

W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的非等温晶化动力学

采用单辊急冷法制备了W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3(at%)非晶薄带,并用X射线衍射(XRD)和示差扫描量热分析仪(DSC)研究了该非晶合金的变温晶化动力学。结果表明:玻璃转变温度Tg、晶化起始温度Tx和晶化峰值温度Tp均随着升温速率的增加而提高,具有明显的动力学效应;利用Kissinger方程和Ozawa方程求出的W_(17.9)Ni_(65.6)B_(13.5)V_3非晶合金的晶化激活能Ex分别达456.9和471.1 kJ/mol,表明非晶合金具有较强的热稳定性;该晶化激活能Ex均小于晶体长大激活能Ep,表明形核过程比晶粒长大过程更容易,该非晶合金在一定条件下退火容易获得超细晶粒组织。     

加压退火对Gd_(36)La_(20)Al_(24)Co_(20)块体非晶合金晶化行为和热稳定性的影响

用铜模铸造法制备了Gd_(36)La_(20)Al_(24)Co_(20)块体非晶合金,并在其过冷液相区内不同温度及不同压力下进行了加压退火处理.通过XRD和DSC研究了加压退火处理对该非晶合金晶化行为及热稳定性的影响规律.结果表明,加压退火抑制了Gd_(36)La_(20)Al_(24)Co_(20)非晶合金的晶化过程,其晶化激活能E随退火压力的增加而增大,分析了相关的机理.     

磁场退火对纳米晶合金软磁性能的影响

利用真空退火,将非晶合金纳米晶化,并通过XRD试验手段验证了其纳米晶结构,研究了磁场退火对纳米晶合金软磁性能的影响。研究表明,在外加磁场条件下,对Fe_(74.5)Cu_1Nb_2Si_(13.5)B_9、(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9和Ni_(25)(Fe_(0.5)Co_(0.5))_(48.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9纳米晶合金进行二次热处理,可以不同程度地减小合金的饱和磁致伸缩程度。然而,磁场退火后纳米晶合金在较低温度下的初始磁导率出现了不同程度的降低,原因可以归结为:在磁场退火的过程中,感生出的单轴各向异性增加了合金总的各项异性。     

晶化对CoFeBSiNb非晶合金组织及磁性能的影响

采用铜模吸铸法制备直径为2 mm的Co_(47.6)Fe_(20.4)B_(21.9)Si_(5.1)Nb_5非晶合金。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、振动样品磁强计(VSM)和显微硬度计研究了晶化对合金相结构、磁性能及显微硬度的影响。结果表明:Co_(47.6)Fe_(20.4)B_(21.9)Si_(5.1)Nb_5非晶合金退火后的晶化过程为非晶相→非晶相+Fe_(23)B_6相→Fe_2B+Fe_3Si+Co_7Fe_3+未知相。该合金的饱和磁化强度随退火温度的升高先降后升,在1123 K退火后最高达到93.14 A·m~2·kg~(-1)。合金晶化后具有极高的显微硬度,在1073 K退火后显微硬度高达1721 HV。     

激光选区熔化成形Ti_(50)Ni_(20)Cu_(25)Sn_5钛基非晶合金组织与力学性能研究

采用激光选区熔化技术成形Ti_(50)Ni_(20)Cu_(25)Sn_5非晶合金,并对其致密化原理、显微组织及微观力学性能进行研究。发现随着激光能量密度的增加,试样的致密度逐渐提高,孔隙逐渐减少,但微裂纹难以消除。原粉末材料中Ti、Ni、Cu等各元素经激光熔化后相互发生反应生成金属间化合物而完全晶化。成形试样金相组织中熔池边界明晰可见并呈鱼鳞状排列,由于激光的往复作用,其显微组织可分为细晶区、粗晶区及热影响区3个区域,熔池内部元素分布均匀。在高能量密度激光作用下,样品内部的高残余应力水平既不至于导致样品的开裂,又能保证样品的硬度及刚度,试样显微硬度和杨氏模量均随激光能量密度的增加而增加。     

高能球磨Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5合金非晶化研究

采用机械合金化(MA)制备出Ti_(55.5)Cu_(18.5)Ni_(17.5)Al_(8.5)非晶粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热分析仪、扫描电镜、透射电镜等研究了不同球磨时间粉末的微观形貌以及非晶化行为,探讨了非晶化对合金硬度的影响。结果表明,首先随着球磨时间的增加,微观组织的演变规律是合金晶粒逐渐变小,出现纳米晶化合物;随后纳米晶化合物内部发生局部结构长程无序化,纳米晶化合物分割成更为细小的纳米晶;最终纳米晶颗粒完全非晶化。从原子尺度证明了非晶化的主要原因是高能球磨过程中发生了剧烈塑性变形,形成了高密度位错以及严重的晶格畸变,最终导致原子长程无序化从而形成非晶。球磨引起加工硬化和非晶晶化,使得球磨后的合金粉末硬度显著增加。     

退火对Ti_(35)Zr_(30)Be_(24)Cu_(7.5)Co_(3.5)块体非晶合金耐磨性的影响

采用销-盘法研究了直径?3 mm Ti_(35)Zr_(30)Be_(24)Cu_(7.5)Co_(3.5)块体非晶合金及其经623 K和653 K退火1 h后的耐磨性,利用SEM分析了磨损形貌。结果表明,经磨损后,试样磨损面显微硬度略有提高,有加工硬化现象出现;623 K温度下退火1 h后,相组成与铸态同为非晶相,试样磨损以局部剪切的塑性流变为主,磨损机制为疲劳磨损;随着温度提高到653 K退火1 h后,合金由部分非晶相及纳米相组成,显微硬度突升到1 042 HV,磨损以碎片剥落及犁沟为主,磨损机制为磨粒磨损。     

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。     

Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的拉伸行为

采用快速凝固法制备了Ti_(53.5)Ni_(22.8)Cu_(23.7)合金薄带.用透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)和电子拉伸试验机对铸态和退火态下的条带进行力学分析、组织分析及断口形貌分析.研究发现,铸态下Ti_(53.5)Ni_(22.8)Cu_(23.7)合金条带的抗拉强度和断裂应变分别为1 257 MPa和3.86%.其断口形貌有明显的脉状条纹和光滑非晶无特征区.条带经450 ℃退火10 min 和60 min后其断裂强度分别为623 MPa和850 MPa,条带的弹性模量随着应变增加从7～10 GPa增至25 GPa.退火后条带拉伸断口均体现出等轴晶粒形貌.经450 ℃,60 min退火的合金条带拉伸前后的TEM形貌特征不同,拉伸后的奥氏体晶粒中局部出现应力,诱发马氏体相变,从而形成马氏体板条.     

退火对ZrCuNiAl非晶合金组织和硬度的影响

通过差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电镜和显微硬度分析,研究了退火温度对Zr_(65)Cu_(17.5)Ni_(10)Al_(7.5)非晶合金组织结构和显微硬度的影响。随着升温速率的增加,玻璃转变温度T_g和晶化温度T_x逐渐升高。在623K(低于T_g)退火30min,试样保持非晶结构。在723K(高于T_g,低于T_x)以及823K和923K(高于T_x)退火30 min,发生晶化,结晶相为CuZr_2和NiZr_2。随着退火温度升高,结晶程度逐渐增加并达到饱和,纳米晶逐渐形核并长大,显微硬度先增大后减小。     

激光立体成形退火态Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5粉末的晶化行为

将等离子旋转电极法所制Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5(Zr55)粉末在1000 K退火处理后作为沉积材料,应用激光立体成形技术沉积Zr55块体非晶合金,考察工艺参数及退火态粉末尺寸对熔覆层晶化行为的影响。结果表明,不同尺寸退火态粉末组织均由Al_5Ni_3Zr_2、CuZr_2和Al_2Zr_3相组成。以不同激光线能量熔覆后,试样的熔池区主要为非晶,晶化区由熔池底部到热影响区依次分布NiZr2纳米晶、CuZr_2+ZrCu枝状共晶和CuZr_2+ZrCu球粒状共晶,共晶尺寸随着距熔池区距离的增加而减小。当激光线能量较低时,熔覆层均保持较高含量的非晶相。随着激光线能量的增大,尺寸为75~106μm的退火态粉末所制试样的晶化程度无明显加强,而尺寸为106~150μm的退火态粉末所制试样的晶化程度显著加剧。Zr55合金熔覆沉积层的晶化差异受粉末本身相结构影响较小,主要由熔覆不同尺寸粉末时熔池及热影响区的热历史决定。     

高温变形对(Cu50Zr50)92Al8等温晶化行为及其力学性能的影响

研究了(Cu50Zr50)92Al8非晶合金在过冷液相区中,经过牛顿流变和非牛顿流变后的等温晶化行为及其对该合金力学性能的影响。结果表明,牛顿型流变对(Cu50Zr50)92Al8非晶合金的结构没有明显的影响;而非牛顿流变对该非晶的显微结构及其等温晶化行为有显著影响:非牛顿流变促进了(Cu50Zr50)92Al8非晶合金的晶化,其主要晶化相为体心立方结构的CuZr相(B2相)和CuZr马氏体相;经非牛顿流变及真空热处理试样,在室温压缩过程中,应力诱发了部分B2相的马氏体相变,从而使其在室温下表现出超弹性,当预塑性应变量为8%时,其总可回复应变为5%左右。