Turning and Drilling of NiTi Shape Memory Alloys

Shape memory alloys based on NiTi have a high potential for a large variety of applications. This functional material is very difficult to machine because of its high ductility, its different shape memory properties in dependence on temperature and the strong work hardening when this material is deformed. This paper presents the process design for producing a pipe coupling from NiTiNb. The design is based on experiments regarding turning and drilling of the intermetallic compound NiTi. The influence of the cutting tool material on the machining process was evaluated. As a result of the experiments, the metal removal rate was increased significantly and the tool life could be extended while at the same time ensuring a high work piece quality.     

TiNi合金不完全相变的温度记忆效应

通过示差扫描量热分析(DSC)研究了预应变及约束条件下TiNi形状记忆合金的温度记忆效应．结果表明，通过变形约束手段，可以大大拓宽TiNi合金的相变温度区间，使得TiNi合金的温度记忆效应能够在一个非常大的温度范围内发挥作用；同时，变形并约束后TiNi合金的温度记忆效应比自由态TiNi合金的温度记忆效应更加准确．分析表明，马氏体与母相界面处的位错以及界面处的弹性自适应过程是可能的温度记忆效应机制。     

Ti-50.0Ni单晶形状记忆合金组织与记忆性能研究

在自制的定向凝固炉中,用带引晶器的石墨模壳制备出Ti-50.0at%Ni单晶.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及其配置的能谱(EDS)仪研究合金的铸态组织,通过X射线衍射(XRD)和极图分析确定单晶晶粒取向,利用自制模具对合金的记忆性能进行评价.结果表明:试样横截面与纵截面均呈枝状晶分布特征,枝晶生长方向与定向凝固方向基本一致,未出现晶界,单晶横截面法向与[111]取向夹角为15°.由于消除了晶界对马氏体相变的不利影响,同时[111]取向是TiNi合金能获得较大可恢复应变的择优取向,与普通铸造的TiNi多晶相比,材料的形状记忆最大可恢复应变和记忆疲劳性能都得到一定提高.     

NiTi形状记忆合金加热相变过程的DSC研究

采用差示扫描量热法研究了时效处理对NiTi形状记忆合金加热相变过程的影响规律。结果表明：当时效温度低于瓦（特征转折温度）时,相变温度（As和Af）随时效温度的升高而升高;当时效温度高于瓦时,相变温度随时效温度的升高而下降。对于As,当时效15min时,T0=500℃,当时效30rain时,T0=400℃;对于Af,T0均为400℃。在300℃、400℃和500℃时效15min,加热相变过程为M→R和R→P两阶段,在600℃和700℃时效15min时,加热相变过程为M→P一阶段;当时效时间延长至30min时,加热相变过程由M→R和R→P两阶段相变过程变为M→P一阶段。时效温度为500℃和700℃时,体积转变率与温度关系曲线的斜率较大。     

高温形状记忆合金

马氏体逆相变开始温度As点稳定在120℃以上的形状记忆合金称之为高温形状记忆合金,有多种合金系可供选择。本文综述了现有的各种高温形状记忆合金系的研究现状。     

TiB2掺杂WS2复合薄膜的宽温域摩擦学性能研究

目的 探究TiB2溅射电流(即TiB2含量)对WS2/TiB2复合薄膜在宽温域(25~500 ℃)下摩擦学性能的影响。方法 采用非平衡磁控溅射技术制备WS2/TiB2复合薄膜。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)观察薄膜的形貌及结构;通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)表征薄膜结构;通过纳米压痕仪(Anton Paar,NHT²)评价薄膜的机械性能;利用高温球盘摩擦磨损试验机(THT01,03591)测试薄膜的摩擦学性能;采用光学显微镜(Olympus,STM6)、三维轮廓仪(Micro XAM–800)观察磨痕及磨斑形貌,通过HRTEM分析磨痕和磨斑的结构。结果 TiB2掺杂使WS2薄膜由高度结晶态向非晶态转变,增大了薄膜的致密度并提高了其机械性能。随着TiB2溅射电流的增大,复合薄膜的摩擦因数和磨损率呈先下降后上升的趋势。随着试验温度的升高,复合薄膜的摩擦因数先降低后升高,但磨损率一直逐渐升高。TiB2溅射电流为1.5 A时,制备的复合薄膜在宽温域(25~500 ℃)具有较低的摩擦因数和磨损率。300 ℃条件下,TiB2溅射电流为1.5 A时制备的复合薄膜在摩擦剪切力作用下重新定向形成了TiB2(101)晶体取向和平行于滑动方向的WS2(002)晶体取向,并在高环境温度和摩擦热作用下氧化形成了润滑相TiO2(001)晶体结构。结论 TiB2溅射电流为1.5 A时制备的复合薄膜具有优异的宽温域摩擦学性能。薄膜致密的非晶结构、高的硬度和弹性模量,以及在摩擦剪切力和高温氧化作用下重新结晶取向是低摩擦磨损的关键。     

Effect of Heat Treatment and Welding on the Mechanical Properties of Welded Joints of Molybdenum Alloys in a Wide Temperature Range

Metal Science and Heat Treatment -     

Transformation Sequence Rule of Martensite Plates and Temperature Memory Effect in Shape Memory Alloys

In thermoelastic martensitic transformation, it is well established that the first martensite plate appearing upon cooling becomes the final one during reverse transformation to austenite upon heating. The results obtained from this work show that the transformation sequence of the martensite appears to be random. Newly formed martensite plates can modify the elastic strain energy level stored in the already existing martensite. Additionally, the elastic strain energy stored in newly formed martensite is not necessarily to be higher than the remaining martensite. The obtained results may assist in understanding phenomena related to partial transformation of shape memory alloys, such as temperature memory effect.     

Effect of Aging Treatment on the Compressibility and Recovery of NiTi Shape Memory Alloys as Static Seals

The improvement of the compressibility and recovery of the gaskets can decrease the leakage occurrence in bolted flange connections. In this study, the effect of aging treatment on the compressibility and recovery of NiTi shape memory alloys is investigated as static seals together with thermal analysis. The experimental results indicate that different phase transformations of NiTi alloys are exhibited in the DSC curves during aging treatment. The recovery coefficient of NiTi alloys aged at 500 °C for 2 h is quite low accompanied with a large residual strain. With increasing aging time at the aging temperature of 400 °C, the residual strain and area of hysteresis loop of NiTi alloys are both increased, whereas the recovery coefficient is decreased. Since the deformation associates the phase transformation behavior, aging treatment could improve the compressibility and recovery of NiTi alloys as static seals.     

Ti-Pd-Ni系高温形状记忆合金

20世纪 80年代以后许多研究者发现了Ｔｉ Ｐｄ Ｎｉ系合金有可能成为一类重要的高温形状记忆合金 ,引起了人们的关注 ,相继对其形状记忆特性、马氏体转变、力学行为、马氏体状态的再结晶和回复行为作了广泛研究。但是有关其高温下的马氏体稳定性的研究极少 ,例如马氏体时效对其稳定性的影响 ,这对于高温形状记忆合金的工程应用是一个非常重要的影响因子 ,至今还未见到过有关这方面的研究报道。因此 ,研究了Ｔｉ Ｐｄ Ｎｉ合金的马氏体时效效应及其与合金成分的依赖关系。所研究的合金是由日本Ｆｕｒｕｋａｗａ电气公司在水冷铜模中用等离子…     

Cu-Al-Nb高温形状记忆合金

目前所熟悉的具有较高马氏体相变温度的形状记忆合金 (Ｍｓ >1 5 0℃ ) ,便是Ｃｕ Ａｌ Ｎｉ系合金 ,但是这种合金容易析出脆性γ2 相而脆化 ,加工性能很差。为了获得加工性良好的高温形状记忆合金 ,研究了Ｃｕ Ａｌ Ｎｂ系合金。采用纯原料在感应炉中熔炼了不同Ｎｂ含量 ( 0 .0 2 7% ,2 .5 6 % ,7.86 % )的合金 (含Ｃｕ和Ａｌ分别为86 .5 %～ 78.6 % ,1 3.5 %～ 1 3.0 % )。制备成 5ｍｍ厚的试样 ,经过 85 0℃× 2 0ｍｉｎ固溶热处理后冰水淬火。采用差热分析法测量合金的马氏体相变温度 ,用电子显微镜观察试样的显微组织 ,用Ｘ射线衍射法…     

宽温域低摩擦涂层研究现状

减摩耐磨涂层是高端装备中传动机构可靠运行的关键材料。在温度变化较大的工况条件下如何降低运动副的摩擦磨损,一直制约着高端装备技术的发展,探究宽温域低摩擦涂层对高速发展的现代工业技术具有迫切需求。简述目前宽温域低摩擦涂层的研究现状,归纳和评述金属复合基涂层、氧化物基涂层和氮化物基涂层等三类宽温域低摩擦涂层的组成、结构、摩擦学性能以及减摩机理等,得到单一结构的固体润滑涂层很难实现发展的需求。提出制备多层涂层、预处理（织构化、预氧化等）等技术路线去实现运动副良好的摩擦学性能,解决常规固体润滑涂层温度敏感性问题,为宽温域低摩擦涂层的相关研究发展提供新思路。     

等离子喷涂NiAl-V2O5/CuO复合涂层的宽温域摩擦学行为

目的 以具有较好低温润滑性能的V2O5和CuO为复合润滑相,设计并制备在宽温域下具有良好摩擦学性能的NiAl基高温润滑耐磨涂层.方法 采用大气等离子喷涂技术(APS)制备了不同配比的NiAl-V2O5/CuO复合涂层,并探究其在宽温域内(RT～800℃)的摩擦学性能.利用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射仪)...     

偏晶系Al-Bi合金的自生复合行为

在定向凝固条件下,研究了偏晶系Al-Bi合金的自生复合行为,考察了凝固速度和温度梯度对其自生复合行为的影响。试验结果表明偏晶反应可以生成两相有序排列的共生组织。在一定的温度梯度下,随着凝固速度的提高,组织由规则形态的纤维(或串状)组织向弥散分布的不规则组织转变。当G／V＞1．60×109K·s／2时,能得到规则的组织;反之,则得到不规则的弥散分布的组织,纤维间距与凝固速度的关系满足λ2V=C。     

低温去合金化脱镍处理镍钛记忆合金的表面特性

采用低温去合金化(Dealloying)处理法对医用NiTi合金进行表面脱镍改性。经SEM、XRD、AES、FTIR、XPS和模拟体液(SBF)仿生沉积等分析研究表明,NiTi合金经低温去合金化处理后,在合金表面选择性地除去了有害元素镍,在距表层约400nm深度内原位制备出完全无镍的具有纳米网架结构的水合氧化钛膜,并在500℃,进行1h热处理,晶化为锐钛矿型二氧化钛。由于经低温去合金化脱镍的NiTi合金表面富含羟基(OH-),在SBF溶液中具有良好的生物活性,从而提高了NiTi合金的生物相容性。     

NiTi形状记忆合金激光增材制造研究进展

NiTi形状记忆合金卓越的功能特性,生物相容性,高阻尼及低刚度,耐腐蚀等性能,深受广泛关注。NiTi形状记忆合金制备、加工困难,成为阻碍NiTi形状记忆合金应用的关键。近20年发展起来的增材制造技术,能直接成形制造复杂的NiTi形状记忆合金结构,在航空航天、医疗设备等领域具有巨大应用价值和发展前景。本文结合国内外NiTi形状记忆合金激光增材制造研究中面临的主要问题和解决方法作综合评述。具体包括NiTi形状记忆合金传统制造和激光增材制造对比;激光能量输入和热处理工艺对激光增材制造NiTi形状记忆合金微观组织、机械力学性能和功能特性的影响;及展望未来激光增材制造NiTi形状记忆合金研究方向。     

镍钛合金的形状记忆效应稳定化

ＮｉＴｉ合金的形状记忆效应受其化学成分、退火工艺以及加载条件的影响很大 ,因此这些参数也是人们多年来研究的重点。ＮｉＴｉ合金经过反复多次形状记忆循环之后 ,其单向形状记忆效应的稳定性也是其中研究的重点。美国华盛顿大学力学工程系的智能材料和智能系统中心研究了镍钛合金单向形状记忆效应的稳定化 ,研究用的试样是由Ｔｉ 49 9% (质量 )Ｎｉ合金锭制取的 ,由 2 0 3ｍｍ的铸锭锻成 6 3ｍｍ的坯料 ,再热轧成14ｍｍ的棒材 (热轧温度为 90 0℃左右 ) ,合金棒材经过 85 0℃× 2 0ｍｉｎ固溶热处理后水淬 ,该棒材再以 30 %冷加工…     

Dynamic Deformation Behaviors of an In Situ Ti-Based Metallic Glass Matrix Composite

Quasi-static and dynamic deformation behaviors, fracture characteristics, and microstructural evolution of an in situ dendrite-reinforced metallic glass matrix composite: Ti₅₀Zr₂₀V₁₀Cu₅Be₁₅ within a wide range of strain rates are investigated. Compared with the quasi-static compression, the yielding stress increases, but the macroscopic plasticity significantly decreases upon dynamic compression. The effects of the strain rate on strain hardening upon quasi-static loading and flow stress upon dynamic loading are evaluated, respectively. The Zerilli-Armstrong (Z-A) model based on dendrite-dominated mechanism is employed to further uncover the dependence of the yielding stress on the strain rate.     

溅射态原位加热NiTi形状记忆合金薄膜的结构性能研究

研究了原位加热溅射的NiTi形状记忆合金薄膜的结构，讨论了制备工艺及织构对薄膜相变特征的影响，采用电阻法及X射线衍射分析了薄膜的结构及相变过程，确定了最适合于微器件的溅射工艺。结果发现：溅射时采用原位加热可直接获得具有织构的晶化薄膜，提高溅射功率将使薄膜的相变温度升高。