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。     

Ti50-xNi49.5Zrx/2Hfx/2四元形状记忆合金的马氏体相变

由于TiNi基合金具有优秀的形状记忆效应(SME)和伪弹性效应(PE),在诸多的形状记忆合金(SMAs)中是最有声望的,添加第三合金元素对TiNi合金的相变行为有着极大的影响.     

Fe-基形状记忆合金的研究进展

根据实际应用价值将形状记忆合金分为三类:Ni Ti-基、Cu-基和Fe-基合金。Ni Ti-基形状记忆合金在记忆合金应用领域一直处于统治地位,但其材料成本高、冷加工性能差; Cu-基形状记忆合金热加工性能和形状记忆效应均较好且价格低廉,但存在记忆性能不稳定、晶粒粗大、抗疲劳性能差等缺陷,阻碍了其研究和应用; Fe-基形状记忆合金自开发以来因其价格低廉、加工性能优良、可焊接性好等特点,备受人们青睐,被确定为具有发展前景的新型形状记忆材料。Fe-基形状记忆合金中的马氏体相变主要分为三种,分别是由面心立方fcc (γ)→面心正方fct、体心正方bct和密排六方hcp (ε)。因fcc(γ)→fct马氏体相变及其逆相变而呈现形状记忆效应的合金有Fe-Pd和Fe-Pt;因fcc(γ)→bct马氏体相变及其逆相变而呈现形状记忆效应的合金有Fe-Ni-Ti-C和Fe-Ni-Co-Ti;因fcc(γ)→hcp(ε)中的Pd、Pt价格昂贵,故其实用意义不是很大,不作为研究和应用的热点。由于FeMn-Si系形状记忆合金的马氏体起始相变温度(Ms)接近室温、形状记忆效应相对较好,因此具有很好的应用前景。但此类合金存在相对较低的Ms以及明显的滞后现象限制了它们的广泛使用。Fe-Ni-Co-Ti马氏体界面的能动性不因热滞大小而改变,通过冷却或加热使移动的马氏体界面长大或收缩。基于Fe-Ni-Co-Ti合金超弹性的研究开发的新型Fe-Mn-Al-Ni合金所表现的超弹性更加优异,Fe-Mn-Al-Ni合金在室温下具有低应力滞后的超弹性响应,主要特征是:在-196～240℃温度范围内,诱导马氏体转变所需的应力对温度依赖性较低,大大拓宽了Fe-基形状记忆合金的应用。本文分类介绍了Fe-基形状记忆合金近年来的研究进展以及相关性能,尤其对Fe-Mn-Si系形状记忆合金中各元素对合金的影响进行了详细的介绍,以期在合金的成分设计方面为相关研究人员提供参考,并提出了现阶段Fe-基形状记忆合金所存在的问题。     

TiNi基形状记忆材料及应用研究进展

综述了TiNi基形状记忆合金最近的基础研究和应用研究进展。对TiNi基形状记忆合金的马氏体相变以及TiNi基高温形状记忆合金、TiNi基形状记忆合金薄膜、TiNi基复合材料以及TiNi基形状记忆合金在航空航天等领域的应用进行了评述和归纳,结合TiNi基形状记忆合金材料和应用研究取得的新进展,认为多功能化,稳定化和集成化是当前TiNi基形状记忆合金研究的主要发展趋势。最后展望了TiNi基形状记忆合金的发展前景。     

钛基高温形状记忆合金进展综述

形状记忆合金凭借其独特的形状记忆效应和超弹性成为了重要的金属智能材料,在航空航天、电子、汽车和医疗等领域展现出巨大的应用价值。二元近等原子比镍钛合金是最为成熟的形状记忆合金材料,但是镍钛合金难以在很高的温度环境下(100℃,373 K)实现应用。以航空航天、核反应堆等为代表的高温服役环境迫切需要具有高相变温度(373 K)且综合性能良好的形状记忆合金,因此,发展高温形状记忆合金是本领域面临的研究重点和难点。近年来,科研工作者们以新型钛基合金为研究对象,通过合金化元素设计,获得具有高马氏体相变温度的形状记忆材料,发展出Ti-Ta基、Ti-Zr基、Ti-Nb基、Ti-Mo基等新型高温形状记忆合金体系。在满足高温相变特性的基础上,这些合金体系体现出不同的性能特点,例如Ti-Ta基合金利用Ta元素有效抑制ω相的析出而提高合金塑性,Ti-Nb基合金具有良好的加工成型能力。此外,以Pd、Pt、Au等贵金属为合金化元素可以进一步提高材料的相变温度,加入Sn、Al、Ga等元素则可以适当降低相变温度,并改善材料的力学性能和功能特性。本文综述了Ti-Ta基、Ti-Zr基、Ti-Nb基、Ti-Mo基等主要钛基高温形状记忆合金体系的研究进展,着重分析了合金化元素对合金相变温度、形状记忆效应、力学性能的影响规律,对各类合金的性能优势及缺点进行了全面总结,提出了高温形状记忆合金研究中存在的问题和未来发展方向。     

Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展

回顾了Ti-Ni-Cu形状记忆合金快速凝固条带的研究进展.主要介绍了Ti-Ni-Cu合金条带的组织结构、晶化行为、织构和析出物、马氏体相变温度及其形状记忆特性.合金条带的铸态组织随工艺参数不同可在非晶-晶态之间变化;独特的析出物和织构影响其相变行为和形状记忆性能;条带具有良好的形状记忆效应和超弹性性能,与体材相比,其相变应变大而相变应力滞后小.总结了研究中存在的问题并展望了未来的研究方向.     

高温形状记忆合金的研究进展

本文综述了近年来有关高温形状记忆合金的最新研究进展。重点介绍了ＣｕＡｌＮｉ基，ＮｉＴｉ基及ＮｉＡｌ基三大系列高温形状记忆合金。概括了有关合金的设计，马氏体相变及形状记忆效应，显微结构特征，合金相稳定性及热处理效应，材料制备及生产加工工艺及性能等。     

石墨坩埚熔炼高质量TiNi形状记忆合金

TiNi形状记忆合金因其良好的功能性能和高的力学性能,是目前应用最为成功的形状记忆合金.形状记忆合金的形状记忆功能与合金成分密切相关,Ni的原子体积分数变化0.1%,其相变温度会变化10 K,因此,生产中要保证合金成分均匀是其关键.     

磁性形状记忆合金研究进展

磁性形状记忆合金是上世纪90年代开始出现的一类新型金属功能材料。这类合金兼具热弹性马氏体相变和磁性转变,其形状记忆效应可以由磁场控制。此外这类合金还具有磁阻、磁热等丰富的物理效应,因而一直是近期研究热点。首先介绍了磁性形状记忆合金的3个基本特征,即马氏体相变与磁性转变、磁场驱动孪晶再取向和磁场诱发相变。然后分别对Ni基、Co基和Fe基磁性形状记忆合金的研究现状进行了评述。最后展望了磁性形状记忆合金的发展趋势。     

TiNi基形状记忆合金的温度记忆效应研究新进展

因为具有形状记忆效应和超弹性,TiNi形状记忆合金已经广泛用做功能材料和生物材料.最近,由不完全相变诱发的特殊的温度记忆效应现象引起关注:如果从马氏体到奥氏体的逆相变在第一次加热中在温度TI处被中断,而后冷却到马氏体相变终了温度以下,在随后的加热过程会出现被一个动力学中断点TS分开的两阶段逆相变,TS可"记住"TI.本文综述了TiNi基形状记忆合金的温度记忆效应及其机制.     

承受各种循环加载的TiNi形状记忆合金的超弹性变形行为

TiNi形状记忆合金由于其优良的机械性能、抗腐蚀能力和生物适应性得到广泛的使用。超弹性是TiNi形状记忆合金重要的力学性能之一。本文通过实验研究了不同加载速率和不同实验温度下承受完全循环加载以及部分加载卸载的TiNi形状记忆合金超弹性变形行为。分析了循环变形期间马氏体相变应力和弹性模量变化的特性。研究表明在完全循环加载过程中，由于残余应变的存在，马氏体相变应力随循环增加而减小。马氏体相变应力的变化量（即残余应力）与残余应变成线形关系。对于受过循环变形的机械训练的TiNi形状记忆合金，研究了部分加载和卸载情况下其超弹性变形，分析了相变开始与结束的应力特性。     

Effect of prestrain on tensile property of TiNif/Mg composite

A TiNi shape memory alloy fibre-reinforced AZ31 Mg alloy matrix composite was fabricated herein by spark plasma sintering. The microstructure of the composite and the effect of prestrain on its strength were analysed. The phase transformation of TiNi was observed in situ, and the effect of temperature was monitored. Metallurgical bonding formed at the interface between the TiNi fibre and AZ31 matrix. The prestrain strengthening effect on the yield stress of the composite at 298?K was more dramatic than at 373?K, and the effect decreased with increasing prestrain. The prestrain strengthening effect on tensile strength of the composite was effective at both 298 and 373?K. Because of the difference between recovery stress of TiNi and prestrain-induced compressive stress, higher temperature strengthened the material more significantly than did prestrain application.     

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。     

TiNi合金表面轧制氧化膜激光清洗工艺研究

目的针对焊前去除TiNi合金表面致密氧化膜过程中,传统方法会造成环境污染的问题,运用激光清洗这一绿色清洗方法去除TiNi形状记忆合金表面轧制氧化膜,并对其清洗工艺进行研究。方法运用OM和XRD等分析测试手段对激光清洗后TiNi合金表面进行测试,研究激光清洗工艺对TiNi合金表面氧化膜及其组织的影响。结果激光清洗参数对激光清洗效率影响较大,扫描次数对TiNi合金激光清洗效率具有饱和性;激光清洗过后的TiNi合金表面仍存在一定含量的TiO,TiO_2,Ti_3O_5等氧化物。结论激光清洗可得到表面明亮且均匀的TiNi合金,但不能完全清除TiNi合金表面氧化膜。     

机械合金化和粉末冶金法制备Fe-Mn-Si基形状记忆合金的研究进展

铁基形状记忆合金由于价格低廉、强度高、加工性能好、可焊接等优点引起广泛重视。机械合金化(MA)和粉末冶金(PM)作为制备材料的新工艺,可以用来制备性能优越的形状记忆合金。本文详述了机械合金化和粉末冶金工艺在制备Fe-Mn-Si基形状记忆合金过程中对合金相变、组织与性能的影响,以及此类合金在新领域的应用。最后提出了现阶段在研究MA/PM工艺制备Fe-Mn-Si基SMA中有关工艺参数、相变机制以及回复应力和低温应力松弛所存在的问题。     

Applications of shape memory alloys in optics

The application of shape memory alloy (SMA) thin films in optical devices is introduced and explored for the first time. Physical and optical properties of titanium-nickel (TiNi) SMA thin films change as these films undergo phase transformation on heating. An optical beam can be modulated either mechanically with a TiNi actuator or by the changes that occur in TiNi's optical properties upon heating and phase transformation. Reflection coefficients of TiNi films were measured in their so-called martensitic (room-temperature) and austenitic (elevated-temperature) phases. The reflection coefficients of the austenitic phase were higher than those of the martensitic phase by more than 45% in the wavelength range between 550 and 850 nm. Also, a microfabricated TiNi diaphragm with a 0.26-mm-diameter hole was used as a prototype light valve. The intensity of the transmitted light through the hole was reduced by 10%-17% when the diaphragm was heated. A novel TiNi light valve fabricated by using silicon micromachining techniques is also proposed and discussed. We present both optical data and structural data obtained by using transmission electron microscopies.     

热处理对Ti-50.8Ni合金相变行为和拉伸性能的影响

采用Pyis Dyiamond差热分析仪和电子万能试验机,研究了固溶、固溶加时效对Ti-50.8Ni合金的相变行为和拉伸性能的影响。结果表明:热处理制度对Ti-50.8Ni合金的相变温度和相变行为有明显影响,Ti-50.8Ni合金在时效过程中产生析出相,导致相变温度和相变行为发生改变,进而对室温拉伸性能产生影响。     

形状记忆合金热疲劳前后的显微结构变化(英文)

为了改进形状记忆合金的性能和延长形状记忆合金的寿命,跟踪和研究疲劳前后形状记忆合金的显微结构变化是十分重要的。通过比较ＴｉＮｉ 形状记忆合金疲劳前和疲劳后的显微结构变化,发现除了疲劳后的样品产生一些沉积物之外没有差别。本研究证明这些沉积物是１０２０ 纳米的ＴｉＮｉ３ 相颗粒。正是由于这些ＴｉＮｉ３ 相颗粒的存在,严重影响ＴｉＮｉ 形状记忆合金的性能,并可能进一步引起形状记忆合金的断裂。