Ni_(43)Mn_(46-x)T_xSn_(11)(T=Fe,Co,Ni)合金的马氏体相变和磁熵变

通过示差扫描量热仪和振动样品磁强计对Ni43Mn46-xTxSn11(T=Fe,Co,Ni)铁磁形状记忆合金的相变、磁性以及磁熵变进行了研究。结果表明,由于价电子浓度的增加,Fe,Co,Ni替代Mn使马氏体转变温度大幅提高。Fe,Ni掺杂对马氏体居里温度(TCM)影响不大,Co则使TCM略有下降;奥氏体居里温度(TCA)对成分比较敏感,Fe,Ni的加入均使TCA略有提高,而Co则会大大提高TCA。由于马氏体相变伴随着磁化强度的突变,Ni43Mn46-xTxSn11合金在马氏体相变附近具有较大的低场磁熵变,对于Ni43Mn41Co5Sn11在室温1T磁场下磁熵变达到了19J.kg-.1K-1。通过调节成分,磁熵变峰值温度可以在199和294K之间调节,同时保持了较大低场磁熵变。     

(Ni45Mn40Sn10Co5)100-xGdx合金的微观结构、马氏体相变及力学性能

研究了稀土Gd合金化对(Ni₄₅Mn₄₀Sn₁₀Co₅)_100-xGd_x(x=0,0.1,0.2,0.5,2,原子数分数,下同)磁性形状记忆合金的显微结构、马氏体相变及力学性能的影响.结果表明：低Gd掺杂量(x=0.1,0.2)对合金的相组成和显微组织影响甚微;当x(Gd)≥0.5时,合金中有第二相析出;在各成分合金中均观察到一步热弹性马氏体相变,随着Gd掺杂量的增加,单相合金(x=0～0.2)的马氏体相变温度单调上升,双相合金(x=0.5,2)的马氏体相变温度先下降后上升;适当的Gd掺杂量(x=2)能显著提高合金的压缩强度和延展性.     

退火温度对冷变形Ti_(50)Ni_(45)Cu_5形状记忆合金马氏体相变及力学性能的影响

使用透射电镜(TEM),动态热机械分析(DMA)以及示差扫描量热法(DSC)等测试方法对固溶态25%冷变形Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金400℃/1 h,500℃/1 h,600℃/1 h,700℃/1 h退火态的组织结构,马氏体相变特征以及力学性能进行分析,并在实验中对比使用DSC与DMA两种测试方法用于马氏体相变测试。结果表明,随着退火温度升高,Ti50Ni45Cu5合金的强度、硬度降低,塑性升高,400℃/1 h退火态合金有最高的强度和硬度,分别为996 MPa和HV 280,700℃/1 h退火态合金有最好的延伸率27.8%。随着退火温度升高,合金的马氏体相变温度因为合金内位错密度降低,孪晶晶界减少及内应力减少,逐渐从54.5℃下降至37.7℃。400℃/1 h,500℃/1 h,700℃/1 h退火态合金均发生B19-B19'马氏体相变,而600℃/1 h退火态合金由于Ti3Ni4相的析出B2-B19'马氏体相变转变为B2-B19-B19'两步马氏体相变。两步马氏体相变的B2-B19相变部分和B19-B19'相变部分均在DMA模式测试出,而DSC模式只检测出B2-B19相变部分,DMA模式更适合于本实验测试马氏体相变。     

Sn替代Ni对R-Mg-Ni基合金结构和电化学性能的影响

采用元素替代的方法,研究了Sn元素部分替代Ni元素对La0.72Nd0.08Mg0.2Ni3.4-xSnxAl0.1(x=0~0.14)电极合金结构和电化学性能的影响。通过感应熔炼、退火处理、粉碎过筛后得到合金样品。X射线衍射(XRD)分析表明该合金为多相结构,包括(La,Mg)2Ni7(Gd2Co7型和Ce2Ni7型)、(La,Mg)5Ni19(Pr5Co19型)、(La,Mg)Ni3(Pu Ni3型)和La Ni5相(Ca Cu5型)。结构精修显示合金主相由Gd2Co7型(La,Mg)2Ni7相依次变化为(La,Mg)5Ni19,La Ni5相。恒电流充放电测试表明,合金放电容量最大值为387.4 m Ah·g-1。加入Sn后合金电极的放电容量下降,这与合金中相含量的变化是有关系的。Sn的加入导致合金中高吸氢相(La,Mg)2Ni7相的减少,而吸氢能力相对小的(La,Mg)5Ni19相和La Ni5相含量不断增加。高倍率放电测试表明随着Sn元素加入,高倍率放电性能下降。电化学循环稳定性测试表明随着Sn元素含量的增加,合金电极循环寿命先增加后下降。当Sn含量x=0.06时,在100次电化学循环后放电容量保持率达到最高水平83.8%。     

CuZnAl形状记忆合金中Ni的作用

本文研究了Ni对CuZnAl系合金的形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明:合金中加入Ni后,(1)相变温度Ms变化不大,但相变热滞减小;(2)B2→DO_3有序转变温区变宽且移向高温,从而去马氏体稳定化措施所用的淬火介质也需要作相立调整;(3)马氏体相或母相的屈服强度略有下降,而硬化系数则略有增加,Ni还使CuZnAl合金中α相析出变得困难。这些影响主要是由于Ni的加入,改变了合金中原子间互作用能。     

不同粘结相WC基硬质合金微观结构与性能

以碳质量分数为理论含碳量的WC为硬质相，在1450℃下通过气压烧结制备WC-20Fe,WC-20Ni和WC-20Co硬质合金，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针和力学性能测试研究了不同金属粘结相对烧结硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：WC-20Fe合金出现η脱碳相(Fe₃W₃C),W在粘结相Fe中的溶解度仅有1.915%(质量分数)，WC晶粒尺寸最小。WC-20Ni合金渗碳出现石墨相(C),W在粘结相Ni中的溶解度达到10.753%(质量分数)，WC晶粒尺寸最大，合金硬度最小。WC-20Co合金为正常两相区组织(WC+γ)，具有最高抗弯强度2720 MPa和最大硬度934.41 kg·mm^-2。所有合金断裂模式均为脆性断裂和沿晶断裂，WC-20Co合金断口出现明显的粘结相撕裂。     

Ni-Mn-Ga-Sn高温形状记忆合金的微观组织和马氏体相变

本文通过添加Sn元素来取代Ga元素,制备了Ni₅₇Mn25Ga_18-xSn_x(x=0,1,2,4)系列形状记忆合金,研究Sn合金化对Ni-Mn-Ga高温形状记忆合金微观组织和马氏体相变的影响。结果表明:Ni₅₇Mn25Ga_18-xSn_x(x=0,1,2,4)合金基体为单一非调制四方结构的板条状马氏体相,随Sn含量的增加,无新相析出,马氏体板条变宽大,晶粒尺寸增大,马氏体相变的转变温度和逆转变温度均下降,相变滞后增大。     

Fe对Ni-Mn-Ga形状记忆合金相变和力学性能的影响

研究了Fe含量对Ni₅₆Mn_25-xFe_xGa₁₉(x=0~10)合金的微观组织结构、相变行为、力学性能和记忆特性的影响规律.当x ≤ 4时,Ni₅₆Mn_25-xFe_xGa₁₉合金仍然保持着单一的四方结构马氏体相;当x ≥ 6时,合金呈现为马氏体相和面心立方γ相组成的双相结构.相对于马氏体相,γ相为富Ni和富Fe相,其含量随Fe含量的增加而增加.随着Fe含量增加,合金的马氏体相变温度逐渐降低,其峰值温度从x=0时的356℃降低至x=10时的170℃,这主要归因于马氏体相尺寸因素和电子浓度的综合作用.通过添加Fe替代Mn在合金中引入的γ相可提高合金的强度和塑性,但最大形状记忆回复应变从x=0时的5.0%降低到x=6时的2.0%.      

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%。     

形状记忆晶相强韧化Ti基非晶复合材料的组织和力学性能

设计了具有形状记忆效应和较强非晶形成能力的(Ti50Ni50-yMy)100-xCux合金,采用悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法,通过组元调控制备具有组织连续梯度的形状记忆合金/非晶基复合材料,并研究其组织和力学行为。结果表明:B2-Ti(Ni,Cu)过冷奥氏体相和B19'-Ti(Ni,Cu)热诱发马氏体相析出在铸态非晶基体上,加载断裂应力诱发马氏体相变,马氏体衍射峰比铸态增强且马氏体择优取向。凝固过程的温度梯度决定了复合材料的组织梯度,由表及里,主要为非晶相、马氏体相和奥氏体树枝晶相。加载时形变诱导相变对非晶基体同时增强增韧,复合材料的综合力学性能优异,以连续屈服和强烈的加工硬化为主要特征,(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20断裂强度高达2464 MPa,塑性应变达到13.6%。复合材料断裂表面存在大量密集均匀的脉络纹,析出相周围形成的多重剪切带和玻璃基体上剪切带,扩展方向分别与加载方向呈90°和45°角。