TiNi形状记忆合金约束态相变及驱动特性研究进展

TiNi形状记忆合金作为一种驱动材料具有广阔的应用前景，同时TiNi合金丝增强复合材料的研究和应用也得到人们的重视。TiNi合金的驱动能力与其约束条件下的相变行为有密切的关系。综述了不同约束态条件下TiNi形状记忆合金丝的马氏体相变特征及其驱动特性的研究进展。     

TiNi形状记忆合金丝/水泥复合材料的相变行为

研究了TiNi形状记忆合金/水泥基复合材料的相变行为。差热分析(DSC)研究结果表明,由于水泥基体的约束作用,形状记忆合金中剩余取向马氏体的逆相变温度上升。在逆相变开始阶段,逆马氏体相变的平均速率较大;在复合材料DSC加热曲线吸热峰结束温度以上,剩余马氏体的逆相变仍在缓慢进行。     

TiNi合金在恒应力约束下的不完全相变

利用DSC对预应变TiNi形状记忆合金丝在恒应力约束下的马氏体不完全逆相变进行了研究,发现不完全相变热循环样品在第二次自由态加热过程中出现两步马氏体逆转变和两段应变回复现象.分析认为:经过恒应力约束下的不完全逆相变后,TiNi样品中存在不同的马氏体,在随后的加热过程中先后逆转变,产生两段回复应变.     

变载荷作用下TiNi形状记忆合金弹簧的变形特性

研究了电流和预拉伸长度对形状记忆合金螺旋弹簧的承载能力,动态变形速度及刚度的影响关系。结果表明：在一定电流范围内,形状记忆合金弹簧的承载能力和刚度随着电流的增大而增大,当电流超出此范围后,它们几乎不再随电流变化。形状记忆合金弹簧在单次回复变形过程中的速度变化规律是先随着回复位移的增加而增加,在接近中间段时达到最大,然后随着位移的增加而减小。电流是对SMA弹簧动态变形速度影响最明显的参数,通过选择合适的电流可有效的控制SMA弹簧的回复变形速度。在预拉伸长度不大的情况下,SMA弹簧的承载能力、平均变形速度与拉伸长度成线性关系。     

TiNi形状记忆合金在定应变约束下的马氏体相变

通过DSC及回复应变的测量,研究了定应变约束态加热-冷却过程对预应变TiNi形状记忆合金相变行为的影响。结果表明,在约束态相变中,逆相变温度区间拓宽;取向马氏体除向母相转变外,应变还要进一步增大;在正相变过程中,从母相生成的马氏体也具有变形结构。约束态不完全相变后,样品中存在两种马氏体;再变形马氏体和继承变形马氏体,在随后的无约束逆相变过程中,前者的相变温度高于后者,并且输出两段回复应变。     

不同方式预应变TiNi合金丝的马氏体逆相变温度

对恒应力约束下降温预应变和室温拉伸预应变TiNi形状记忆合金丝的马氏体逆相变行为进行研究.结果表明,随着预应变的增加,二者的马氏体逆相变温度都上升,应变回复率都下降;但是在相同预应变下,前者的马氏体逆相变温度低于后者,后者的应变回复率却高于前者.     

NiTi形状记忆合金丝在Al基复合材料的约束态马氏逆相变特征

利用DSC,XRD,SEM等实验手段研究了NiTi记忆合金丝在铝合金丝在铝基体约束状上的马氏体逆相变特征,研究结果表明,预应变NiTi记忆合金丝在加热过程中发生两种马氏体逆相变,热致马氏体转变（M^T→P) 应力诱发马氏体逆转变（M^d→P）,其中热致马氏体相变温度与未预应变样品基本相同,且不受参应变影响,而应力诱发马氏体向母相转变温度随预应变增加而升高,随预应变增加,热致马体与应力诱发马氏体的转变时减少,文中引入马氏体变形度概念,并对马氏体在逆转变过程中的变形度变化进行了讨论。     

载荷对Ti-Ni形状记忆合金丝振动响应特性的影响

针对形状记忆合金作为阻尼材料在机械、土木等工程领域中广阔的应用前景,选取 Ti 50.2%(原子分数)Ni 形状记忆合金作为研究对象。在弹簧、质量块和形状记忆合金丝组成的振动系统中,测定并分析了不同温度和弹簧刚度下,载荷对系统振动响应特性的影响规律。研究结果表明超弹性Ti 50.2%(原子分数)Ni合金具有优良的减振性能,且其减振性能的优劣与系统加载有着密切联系。     

TiNi形状记忆合金在电流激励下的驱动性能研究

通过试验对电流激励下的TiNi形状记忆合金丝的约束回复应力和温度的关系进行了初步研究.主要考虑了电流的施加方法、恒定电流的大小、热循环的次数以及最大预拉应变对约束回复应力的影响.试验结果表明,台阶式施加电流和始终恒定电流的方法相比,加热速率较小,达到同一目标温度的响应时间较长,从而达到所要求的回复应力所需要时间较长.回复应力随着温度的升高而增大,最终达到最大回复应力.最大预拉应变相同时,在较大恒定电流激励下回复应力比率较大.采用相同恒定电流激励时,较大的最大预拉应变的TiNi丝会产生更大回复应力.随着恒定电流的增加TiNi丝回复应力的热循环稳定性变得稍差.即便如此,在较大恒定电流激励下其回复应力仍然拥有很好的热循环稳定性,能够满足土木工程损伤应急修复的需要.     

铁磁形状记忆合金Ni2MnGa多晶的磁-力学特性

对外加磁场、应力场共同作用下的铁磁形状记忆合金多晶的磁-力学特性进行了实验测试与研究,分别获得了两种组分Ni52Mn27Ga21和Ni54Mn25Ga21多晶样品在不同磁场倾角下、不同预加应力下的磁化曲线和磁滞回线;以及不同外加磁场及磁场倾角下的应力-应变曲线和磁致应变曲线等磁-力学特性曲线.结果表明铁磁形状记忆合金多晶沿样品轴向所测的饱和磁化强度随磁场倾角的增大而减小,施加预应力并不显著影响样品的磁化曲线和磁滞回线;各种角度时不同磁场对两种多晶样品的应力-应变关系影响均很小.     

TiNi形状记忆合金的相变行为及其影响因素

对近年来有关ＴｉＮｉ形状记忆合金的相变行为及其影响因素等方面的最新研究成果综合评述，主要内容包括化学成分，应力／应变，热／机械循环，冷／加热和热处理制度等因素对相变温度和相变次序的影响。     

TiNi形状记忆合金中亚稳R′相的形成条件和相变行为

用选区电子衍射和衍衬形貌象分析相结合的方法,系统分析和研究了随炉缓冷TiNi形状记忆合金薄膜试样中,三斜结构亚稳R’相的形成条件和相变行为。结果表明,经固溶—淬火处理,并在673K以上温度时效后缓冷的TiNi合金薄膜试样中,都可能形成亚稳R’相。原位变温实验确定,升温过程中亚稳R’相在413K转变为B2结构母相,R’相转变不是一个可逆相变。     

Numerical Simulation of Mechanical Behaviors of the TiNi Shape Memory Alloy Welded Joints in the Precise Pulse Resistance Butt—Welding

The hysteresis unit system was introduced to mechanical structure behavior of the TiNi SMA joint based on the structure characteristics of the martensite variants in the joints, and some functions reflecting its inner structure characteristics and micro-behavior such as density function, phase transformation function were set up from micro-points. Finally, the structure behavior relationship and corresponding mathematic model reflecting the relationship among hysteresis strain, stress and phase transformation strain were provided, which could predict the stress-strain behavior of the TiNi SMA joint to large extent.     

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 Shape Memory Alloy Foams Synthesized by Spacer Sintering and their Properties

Titanium （Ti） and nickel （Ni） elemental powders were blended by ball milling and the ball milled powders were employed to fabricate TiNi shape memory alloy （SMA） foams by spacer sintering. Effect of ball milling time on phase constitutes of the sintered TiNi alloy foams was studied by X-ray diffraction （XRD） analysis. Scanning electron microscopy （SEM） was used to characterize the porous structure, and compressive tests were carried out to evaluate the mechanical properties of＇the foams. Results indicate that porosities of the TiNi alloy foams can be controlled by using the spacer sintering method, and the porosities show a significant effect on the mechanical properties and shape memory effect （SME）.     

采用纯铜中间层的TiNi形状记忆合金激光焊接

采用纯Cu中间层,对TiNi形状记忆合金丝脉冲激光焊接进行研究。利用光学显微镜,扫描电镜,微区XRD等分析测试手段,研究了TiNi形状记忆合金丝激光焊接头的微观组织特点。为研究接头的力学性能和形状记忆效应,对其进行拉伸和弯曲试验。结果表明,焊缝区组织分布不均匀,不同形貌区域的成分差别较大,XRD分析焊缝区生成了B2,B19’,Ti3Ni4,Cu基固溶体及Cu与Ti的金属间化合物相CuTi,Cu4Ti3,Cu3Ti2,Cu3Ti等。TiNi形状记忆合金激光焊接头抗拉强度为489~536MPa,断口呈典型的韧-脆混合断裂特征。形状记忆恢复率达99%以上。     

Ni含量对激冷贫镍TiNi形状记忆合金薄带相变行为的影

用激冷甩带法制备了Til-xNix(x=45％～49.8％)(原子分数)形状记忆合金(SMA)薄带,用示差扫描量热仪研究了Ni含量对铸态及450℃、500℃退火态TiNi SMA薄带相变行为的影响.结果表明,冷却/加热时,铸态和退火态Ti1-xNix(x=45％～49％)SMA薄带发生A→M/M→A一阶马氏体相变;当Ni含量为49.8％时,铸态和退火态TiNi SMA薄带冷却时发生A→ R→M两阶段相变,加热时发生M→A一阶段相变.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度范围先增大后减小,Ni含量为48％时相变温度范围最宽.退火态比铸态TiNi SMA薄带相变温度范围窄.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度升高,相变热滞增大.当Ni含量为49％时,SMA薄带的马氏体相变温度达最大值,当Ni含量为49.8％时马氏体相变温度迅速下降.     

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。     

TiNi形状记忆合金的工程应用研究现状和展望

综合评述了TiNi形状记忆合金的特性及其在工程结构方面的应用研究进展.着重介绍了TiNi合金形状记忆效应和超弹性的特点及其工程意义,论述了TiNi合金在用于制作驱动器、控制结构变形和开裂、结构振动主动和被动控制以及在耐磨损、抗冲击方面的应用研究现状,并就该研究领域的发展方向提出了一些建议.