Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金管接头研究和进展

介绍了NiTiNb宽滞后记忆合金的发展以及形状记忆合金管接头工作原理.详细论述了NiTiNb宽滞后记忆合金管接头制备加工特点,结构设计思想以及扩径工艺.并介绍了一种气压管道连接用的小尺寸记忆合金管接头的研制.     

Ni-Ti-Nb系宽滞后记忆合金的组织、性能及其在航空工业中的应用

本文用透射电镜、电子拉伸试验等方法研究了Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的马氏体相变滞、力学性能和应变恢复特性,并说明了此种合金在航空工业中的应用。     

NiTi形状记忆合金中异常的多步马氏体相变研究

马氏体相变是NiTi记忆合金具有优良形状记忆效应和超弹性的本质原因.通常,NiTi合金是以一步(B2-B19')或者两步(B2-R-B19')来完成马氏体相变.但在某些条件下,NiTi合金会展现出异常的多步马氏体相变行为.综述了NiTi合金中各种类型的多步马氏体相变行为,并给出了它们出现的条件以及形成的机理.富镍的NiTi记忆合金在中温(400～500℃)时效时会出现三步马氏体相(B2-R-B19'和B2-B19'组成),这是由于NhTi3相在晶界处优先析出所造成的.而在低温(200～300℃)时效时,出现的两步B2-R和一步R-B19'的异常马氏体相变则是由于B2相基体中晶界和晶内的成分不均匀,而这种不均匀性又是由于Ni4Ti3相在晶界处的优先析出所导致的.     

路面NiTi合金相变材料固溶处理及调温效果

NiTi合金相变材料试样经不同温度(400、500、600、700及800℃)保温不同时间(15、30、45及60min)后进行淬火处理,利用差示扫描量热仪测试其性能,研究不同固溶处理工艺对NiTi合金相变焓值、相变温度等性能的影响。将该NiTi合金相变材料作为功能组分,制备NiTi合金相变材料改性的沥青混合料,通过调温试验对比不同NiTi合金掺量的沥青混合料的调温效果。结果表明:固溶处理温度为400及500℃时NiTi合金的相变温度区间宽于600、700及800℃时的相变温度区间;该相变材料的马氏体转变与逆转变的焓值主要受处理温度影响,保温时间对焓值影响不大、对相变温度区间的影响规律相似;随着NiTi合金相变材料掺量的增加,调温效果越显著。     

NiTiCu合金相变过程的研究

本文用差示扫描量热法研究了 Cu 对 NiTi 记忆合金马氏体相变点及相变潜热的影响。结果表明,以 Cu 代替 Ni 至30 at.%,合金仍具有良好的记忆性能;合金相变温度及相变潜热值略有变化,相变滞后明显减小;Cu 含量对合金相变类型没有影响。相变潜热值△H 与 T_0=1/2(A_s+M_s)并不存在严格的直线关系。Cu 含量超过7.5at.—%时,合金的热加工性能变差。     

时效温度对Ti-51.1Ni形状记忆合金相变和形变行为的影响

用XRD、光学显微镜、TEM、示差扫描量热仪和拉伸试验研究了时效温度(T_(ag))对300、400、500、600℃各保温1h时效态Ti-51.1Ni形状记忆合金组织、相变、拉伸性能和形状记忆行为的影响。结果表明300～600℃时效态Ti-51.1Ni合金室温下由母相B2、马氏体B19′和析出相Ti_3Ni_4组成,显微组织形态呈等轴状,组织中存在Ti_3Ni_4析出相,随T_(ag)升高Ti_3Ni_4析出相的形貌由点状变为片状。随T_(ag)升高,Ti-51.1Ni合金冷却/加热相变类型由A→R/R→A型向A→R→M/M→A型向A→M/M→A型转变(A-母相B2,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;M-马氏体B19′,单斜结构);R相转变温度(T_R)升高,M相转变温度(T_M)在500℃时效态后降低。随T_(ag)升高,合金的抗拉强度先升高后降低;伸长率先降低后升高。300、400℃时效态合金呈稳定超弹性(SE),500、600℃呈现形状记忆效应(SME)+SE。要使Ti-51.1Ni合金常温下呈SE,需对合金进行300℃或400℃时效处理;要使该合金在常温下呈SME,需对合金进行500℃时效处理。     

形状记忆合金宽滞后效应的研究

综述了NiTi基记忆合金（包括Ni-Ti-Nb)、铁基记忆合金（Fe-Mn-Si系）和铜基记忆合金相变宽滞后的形成机理，以及使形变诱恨马氏体兼具高的稳定性（宽滞后效应）和良好的可逆性（高的记忆应变）的条件（包括合金成分、变形温度及变形量）。     

钛镍形状记忆合金管接头

Cryofit和Cryolive形状记忆合金管接头,已被法国达索(Dassault)航空公司指定用于隼(Falcon)系列商业喷气飞机.达索公司是认可这种管接头的第一家欧洲飞机制造厂.管接头用Tinel合金(Ni-Ti合金)制造,具有形状记忆特性,用于铝管、钛管和不锈钢管连接.这种管接头由美国Aerofit制品公司制造,美国TW金属公司在世界各地经销.     

热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金相变温度的影响

研究了热处理对Ni47Ti44Nb9记忆合金相变温度的影响,利用示差扫描量热分析仪(DSC)和电阻-温度测量仪等实验手段观察和分析了记忆合金不同热处理后的马氏体相变温度变化.Ni47Ti44Nb9合金马氏体相变温度主要是由成分决定的,然而退火温度和冷却速度也影响Ni47Ti44Nb9合金的马氏体相变温度,退火温度越高,冷却速度越大,相变温度就越高.     

Ti54.7Ni30.7Cu12.3Co2.3合金形状记忆效应及力学性能的研究

采用二辊热冷轧机将Ti_(54.7)Ni_(30.7)Cu_(12.3)Co_(2.3)形状记忆合金试样轧至预定厚度后将其加热到马氏体逆相变结束温度A_f以上200℃进行2 h保温处理,测试每个试样的回复程度,研究表明在预变形量为4%时,该形状记忆合金在此回复温度下保温2 h后具有最大的回复率,回复率达到了88.89%,在预变形量超过4%以后,合金在此回复温度下保温2 h后的回复效果逐渐削弱,这表明该形状记忆合金在200℃的回复温度下保温2 h后的极限预应变量在4%左右,如果预应变量超过这个极限,在此温度下保温2 h后该合金就无法完全回复;经过465℃保温30 min热处理后,Ti_(54.7)Ni_(30.7)Cu_(12.3)Co_(2.3)形状记忆合金具有最高的断裂强度(2 475 MPa)以及较高的屈服强度(1 586 MPa)与塑性应变(13.5%),这表明Ti_(54.7)Ni_(30.7)Cu_(12.3)Co_(2.3)形状记忆合金热在处理温度为465℃时具有最佳的室温压缩性能,且对其硬度值具有最大的提升效果。     

基于纳米压入法的Ti_((58-x))Cu_(42)Ni_x合金纳米力学行为研究

借助纳米压入测试方法,对Ti_((58-x))Cu_(42)Ni_x(x=0,5,10)合金进行测试,研究掺入不同含量Ni的Ti-Cu合金的纳米力学性能,采用压痕形成过程中塑性应变与总应变的比值来表征合金塑性。分别用Oliver-Pharr方法和基于压痕功修正算法对比分析实验结果,研究了压痕表面形态和合金力学参数。结果表明,随着Ti-Cu合金中Ni含量的增加,其塑性性能减弱,即弹性性能增强。在压入过程中Ti_(48)Cu_(42)Ni_(10)表面的凸起程度最大,Ti_(53)Cu_(42)Ni_5的凸起程度略小,Ti_(58)Cu_(42)凸起程度最小,且3种合金的耐磨性随着Ni含量的增加而变强。     

非晶合金的热稳定性与热加工窗口研究

采用铜模喷铸法制备了Mg_(68)Zn_(28)Ca_4、Cu_(47)Ti_(34)Zr_(11)Ni_8和Zr_(60)Nb_5Cu_(20)Fe_5Al_(10) 3种非晶合金,通过X射线衍射仪(XRD),差热分析仪(DSC)研究了非晶合金的热加工稳定性,并建立了三维热加工窗口。结果表明,Mg68Zn28Ca4的过冷液相区没有明显随着加热速率的增大向高温区移动,Cu_(47)Ti_(34)Zr_(11)Ni_8和Zr_(60)Nb_5Cu_(20)Fe_5Al_(10)非晶合金的过冷液相区随着加热速率的增大向高温区移动。用Kissinger方法计算出3种非晶的晶化激活能分别为177.26,288.98和288.75kJ/mol。根据建立的三维热加工窗口中可以直接制定非晶合金的加工工艺,确定加工温度及最大加热时间。     

高温宽滞后Cu-13.5Al-2.5Mn-1.36Zn合金的晶体结构分析

应用透射电子显微镜(TEM)对Cu-13.5Al-2.5Mn-1.36Zn合金的晶体结构进行了分析,结果表明,该合金的亚结构与常见的18R及2H马氏体中的堆垛层错及孪晶条纹有很大的不同.在这种合金的马氏体变体中,可至少观察到两种面缺陷以相近的密度分布,合金中各变体以多种形式进行协作,不同变体的内部亚结构相差很大,且有些变体在界面处以相当牢固的方式进行连接.以上这些结构特征可能与该合金的高逆相变温度及宽相变滞后有关.     

材料状态对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

用金相显微镜观察了冷加工和固溶状态的显微组织形貌,用示差热量扫描法(DSC)系统研究了冷加工、固溶和时效处理对近等原子比的NiTi形状记忆合金的相变温度的影响。试验结果表明,冷加工态NiTi合金组织形态呈纤维状,固溶处理后组织形态呈等轴状。冷加工带来的大量变形缺陷抑制了热弹性马氏体的相变;冷加工态NiTi合金直接进行时效发生了P→M相变;经固溶处理后再进行时效则发生了P→R→M相变。NiTi合金在不同的热处理条件下发生了不同类型的热弹性马氏体相变。分析认为,应力、位错密度及析出相对NiTi合金热弹性马氏体的相变行为有重要的影响。     

表面多孔NiTi-羟基磷灰石/NiTi生物复合材料的制备与性能

利用放电等离子烧结技术制备了表面多孔NiTi-羟基磷灰石(HA)/NiTi生物复合材料,研究了烧结温度对复合材料宏观形貌、微观结构、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明:随着烧结温度从800℃提高到950℃,NiTi-HA/NiTi复合材料由复杂的Ti、Ni、Ti_2Ni、Ni_3Ti、HA混合相逐渐转变为单一的NiTi+HA相,内外层界面形成稳定的冶金结合且表面孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势;同时抗压强度显著提高而弹性模量变化不明显。与传统NiTi、多孔NiTi及多孔NiTi-HA材料相比,950℃温度下制备的NiTi-HA/NiTi复合材料不仅具有良好的界面结合和表面孔隙特征(孔隙率45.6%、平均孔径393μm)、较高的抗压强度(1 301MPa)、较低的弹性模量(10.2GPa)以及优异的超弹性行为(超弹性恢复应变4%)的最佳匹配,而且还具有良好的体外生物活性。     

铜基形状记忆合金管接头在舰船中的应用研究

用Cu(27-35)Zn-(1.8-2.5)Al记忆合金制作管接头。研究了合金成分设计、热处理工艺对记忆效应的影响及扩管装配接管性能。该管接头已实船安装使用,效果良好。     

合金元素复合化对Ti_(2)AlNb合金高温抗氧化性能影响EI北大核心CSCD

Ti_(2)AlNb合金具有良好的工艺性能、综合力学性能和较低的密度等性能优势,是新型航空发动机的重要选材之一。为拓宽Ti_(2)AlNb合金的应用范围,需对传统Ti_(2)AlNb合金进行合金成分优化和工艺组织调控以进一步增强其高温抗氧化性能。本研究在传统Ti-Al-Nb三元合金体系基础上,综合设计Mo,Zr,W等合金复合化的方法提高Ti_(2)AlNb合金的抗氧化能力,通过对新型Ti_(2)AlNb合金在750℃和850℃的氧化增重行为分析、氧化层特征结构分析、表面氧化物种类和合金成分过渡分布分析等,发现Mo合金元素引起Ti_(2)AlNb合金在750℃上升至850℃时抗氧化性能的明显下降,Zr合金元素则始终保持着Ti_(2)AlNb合金良好的高温抗氧化能力;更为深入的截面试样SEM表征可将氧化层结构细分为氧化物层、富氧扩散层和组织演变层,Zr和W合金元素对850℃高温氧化过程中不同氧化层结构具有协同抑制作用,因此提出通过Zr和W合金元素复合的方法作为新型Ti_(2)AlNb合金抗氧化合金成分优化方向。     

Ni-Ti合金中R相的结构

Ni-Ti 形状记忆合金在发生马氏体相变前,常出现独立的 R 相,其在电子衍射谱上的特征是出现额外1/3反射斑点。shapjro 等认为1/3反射斑由点阵位移波引起,R 相的对称性为 P_(31m)或P_3~([1])。Goo 等用会聚束电子衍射确定在 Ni_(47)Ti_(50)Fe_3中的 R 相具有菱面对称性的简单六角点阵,空间群为 P_(31m)~([2])。这些工作或缺乏较细致的电子衍射分析     

约束加热温度对近等原子比NiTi合金相变行为的影响

本文用电阻法、X 射线衍射和透射电镜技术研究了约束加热温度对近等原子比 NiTi 合金相变行为的影响。结果表明,合金的相变行为随约束加热温度的不同而有显著差异。未经约束加热的试样中仅发生马氏体相变,经100℃和450℃约束加热后,在发生马氏体相变前分别发生无公度相变和 R 相变,而经550℃约束加热后,则仅发生马氏体相变。文中分析了上述相变行为的内在原因,并指出与不同约束加热温度下所发生的内应力场有关。     

热等静压法制备多孔NiTi形状记忆合金

运用热等静压法(hot isostatic pressing,HIP),制备出多孔的NiTi形状记忆合金.制备出的多孔NiTi合金具有接近球状的孔,孔径在50～200μm,孔的分布均匀且各向同性.本文研究了多孔NiTi形状记忆合金在不同时效条件下的微观结构和马氏体相变行为,发现富Ni的多孔NiTi形状记忆合金的相变机制与富Ni致密NiTi合金相类似,时效后的冷却曲线出现两个峰,表示母相B2→R的转变和R→B19'的转变过程.