钛基形状记忆合金的马氏体相变问题研究

近年来,以Ti-Nb, Ti-Zr, Ti-Ta, Ti-Mo为代表的新型钛基形状记忆合金在航空、航天、医疗和能源等领域展现出重要应用前景,但仍有一些共性的相变问题值得深入探讨。本文对钛基形状记忆合金中的应变马氏体稳定化、马氏体相变的可逆性、应力诱发马氏体相变与超弹性的复杂性和多样性等问题进行了总结和讨论,对深入揭示和理解钛基形状记忆合金的马氏体相变特征及其内在机制,发展高性能合金具有重要参考价值。     

富钛的镍钛形状记忆薄膜的相变行为及影响因素

本文研究射频磁控溅射镍钛形状记忆薄膜相变行为和性能。在一定化学成分下,晶化退火温度对富钛薄膜的相变过程及相变温度有很大影响。富钛薄膜的葙变温度一般较高,马氏体相在一定化学成分下,晶化退火温度对富钛薄膜的相变过程及有很大的影响。「富钛薄膜的相变温度一般较高。马氏体相变温度在室温之上。在富钛薄膜中有可能出现双马氏体峰。富钛薄膜在循环或者时效时,相变特性和结构显示了良好的稳定性。研究结果表明,富钛的镍钛     

钛基形状记忆合金研究进展

近年来,新型钛基形状记忆合金成为了金属智能材料研究领域的重点发展方向之一。这类合金一方面可以作为生物医用Ni Ti形状记忆合金的替代材料,从根本上避免Ni离子溶出造成的细胞毒性和致敏性等危害;另一方面可以获得较高的马氏体相变温度,成为航空、航天和能源等领域应用的高温形状记忆合金。钛基形状记忆合金主要包括Ti-Nb基、Ti-Ta基和Ti-Zr基合金体系。Ti-Nb基合金的相变温度范围较宽(180~561 K),最大形状记忆效应和超弹性应变分别为4.0%和5.0%左右。二元Ti-Ta和Ti-Zr合金的马氏体相变温度均高于373 K,是典型的高温形状记忆合金。重点评述了添加合金化元素和热机械处理对Ti-Nb、Ti-Ta和Ti-Zr基形状记忆合金的相变特性、微观结构、力学性能、形状记忆效应、超弹性以及生物相容性等方面的影响,并提出了钛基形状记忆合金的未来发展方向。     

浅析NiTi形状记忆合金的疲劳机理

由于NiTi形状记忆合金具有可逆的热弹性马氏体相变效应等不同与一般金属的特性，使得其疲劳机理也不同于一般的工程材料。为此，本文侧重分析了温度变化对NiTi形状记忆合金疲劳机理的影响和应力诱发马氏体相变等特征相变过程，以及相关的研究方法与主要结果，将为进一步研究其疲劳过程及增韧工艺提供理论参考依据．     

热循环对粉末冶金Cu-14Al-4Ni马氏体相变点的影响

粉末冶金方法可成功地制取 Cu-14Al-4Ni(wt%)形状记忆合金。热循环使得粉末冶金法制得的 Cu-14Al-4Ni 形状记忆合金热弹性马氏体相变温度升高,最后趋于稳定。淬火速率越大,热循环过程中热弹性马氏体相变的稳定性越差。同样的淬火速率,热循环上限温度越高,随热循环次数增加相变温度变化越大。粉末冶金方法制取的本合金经空冷后有较好的热循环稳定性。本文提出了用应力弛豫假说来解释热循环对马氏体相变温度的影响。     

无镍钛基形状记忆合金的研究进展

ＴｉＮｉ形状记忆和超弹性合金作为生物体用材已用于人体,且具有半永久性．在欧洲,人体对镍过敏的问题最近引起了人们的注意．从生物相容性看,ＴｉＮｉ合金在人体上的应用可能会被禁止．因此,开发不含毒性或致敏元素的形状记忆合金十分必要．根据有关细胞毒性的研究结果,生物相容性良好的元素主要有Ｔｉ,Ｚｒ,Ｗｂ,Ｔａ,Ｐｔ,Ａｕ等．作为无镍钛基形状记忆合金来说,Ｔｉ－Ｎｂ基合金是良好的待选材料．据报道,Ｔｉ－Ｎｂ二元合金具有马氏体相变和形状记忆特性,但将该合金的马氏体相变温度控制在室温或人体温度附近的技术尚未解…     

亚稳Ti-27Nb合金单晶的变形行为

<正>亚稳β型钛合金由β相向α″相转变的应力诱发马氏体相变及其逆相变的过程中表现出超弹性,使其作为新的无镍形状记忆合金,前景备受期待。针对亚稳β型钛合金的马氏体相变和形状记忆超弹性特性已开展了多项研究。为明确Ti-27Nb合金(原子分数)的应力诱发α″马氏体相变过程中的塑性变形行为,东京工业大学T.Masaki对Ti-27Nb合金单晶进行了研究。首先采用光学浮动区域熔融法制备了Ti-27Nb     

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%。     

铜系形状记忆合金

英国迪尔特记忆金属公司是英国最大的铜材生产厂家之一的迪尔特财团和英国政府共同投资建立的铜系形状记忆合金专业厂家。形状记忆效应是由马氏体变态引起的随温度变化而产生的形状变化。目前已发现了几十种形状记忆合金,其中镍钛系形状记忆合金和铜系形状记忆合金,已挤进商业行列并已得到实际应用。在日本国內也已开始制造并销售镍钛合金?怯捎谀押辖鹪习汗?加工困     

FeMnSi形状记忆合金的研究

本文研究了FeMnSi合金中热形成ε马氏体、α马氏体以及位错和残余应力等对形状记忆效应(SME)的影响,讨论了温轧试样中由于轧制织构引起的SME各向异性问题,同时还研究了测量形状记忆合金(SMA)相变温度的音频共振法.     

Ni含量和第三元素对退火态钛镍合金相变的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)分析了不同镍含量(49.7%,50.0%,50.5%,50.8%,50.9%;原子分数)及加入第三元素(Fe,Cu)的退火态钛镍合金的相变特征。结果表明:当Ni含量在49.7%~50.9%范围内变化时,退火态二元钛镍合金相变只存在B2B19'一阶段相变。加入3%Fe元素后,其退火态相变类型为B19'RB2二阶段相变。加入5%Cu元素后,其退火态相变类型与二元钛镍合金相似,只出现B2B19'一阶段相变。对于二元钛镍合金,其各相变温度随着镍含量的增加近似呈线性降低,相变滞后ΔTp随着镍含量的增加而减小,相变滞后ΔTs随着镍含量的增加先增大再减小。马氏体相变峰宽ΔTM和逆马氏体相变峰宽ΔTA在Ni含量为50.2%~50.4%时取得最小值。退火态二元钛镍合金的相变潜热ΔH随着镍含量的增加而下降。加入3%Fe元素的钛镍合金,其相变潜热ΔH为3~5 J·g-1,相转变更易进行。加入5%Cu元素的钛镍合金的相变潜热ΔH与等原子比二元钛镍合金相当,其相变峰宽ΔTM和ΔTA皆低于二元钛镍合金,相变滞后ΔTs和ΔTp更小,分别可达到8.5和24.3℃,更适合制作高精度、快响应热驱动系统。     

Ni-Ti形状记忆合金薄膜的研究和应用

Ni—Ti形状记忆合金(SMA)薄膜由于其尺寸小输出功大，是一种有诱人前景的微机械材料。本文主要介绍了Ni—Ti形状记忆合金薄膜的马氏体相变、时效稳定性、R相变、退火对相变温度的影响、力学性能以及最近的应用。     

专利名称：高强度高阻尼的TI-Ni-Nb-Mo形状记忆合金及加工工艺

本发明涉及TiNi基形状记忆合金强度和阻尼性能的改善技术，具体地说是一种高强度高阻尼的Ti-Ni-Nb-Mo形状记忆合金及加工工艺。按原子百分比计，合金化学成分如下：镍43％-46％，铌8．0％-12．0％，钼0．1％-4．0％，余量为钛和不可避免的杂质。     

快凝Cu-12Al-4Ni热弹性马氏体相变条件及显微结构特征

用快速凝固方法成功地获取了宽100mm、厚0.1mm 的 Cu-12Al-4Ni 形状记忆合金带。用DSC 法测得热弹性马氏体相变温度为 M_s=286℃、M_f=258℃、A_s=266℃、A_f=284℃。用透射电子显微镜观察到少量非晶态和大量缺陷。发现快速凝固得到的形状记忆合金中的热弹性马氏体相变需要较大的驱动力,升降温速度必须大于10℃/min,才能得到完全热弹性马氏体相变。     

热机械循环对Ti49.8Ni50.2形状记忆合金相变行为的影响

研究了热机械循环对Ti49.8Ni50.2形状记忆合金的回复应变RS、应力诱发马氏体的临界应力σM以及马氏体相变温度Ms和Mf的影响.实验结果表明: Ti49.8Ni50.2在热机械循环冷却过程中始终发生应力诱发B2→B19′马氏体相变.RS在第一次和第二次循环中分别获得最大值和最小值, 随着循环的继续进行又逐渐增加.RS在达到第二个极大值后又开始逐步减小.σM随着循环次数增加而迅速下降.Ms和Mf在前10次循环中无明显变化, 随着循环的继续进而升高.循环500次后, RS, σM以及Ms和Mf均达到稳定状态.循环引入的位错结构被认为是造成以上变化的主要原因.     

热-机载荷下形状记忆合金梁变形特性的研究

基于梁的大变形理论,结合形状记忆合金材料的应力-应变关系和临界相变应力与温度的关系,研究了热-机载荷作用下拉压不对称系数对形状记忆合金梁弯曲变形的影响。建立了形状记忆合金梁在弯曲变形过程中的横截面应力分布表达式,推导得出了形状记忆合金梁在弯曲变形过程中的非线性控制方程并进行求解。结果表明:拉压不对称系数越大,温度越高,材料越不易发生相变;在初始阶段和相变阶段前期,材料非线性和几何非线性对形状记忆合金梁挠度的影响较小,相变阶段后期,材料非线性和几何非线性对形状记忆合金梁挠度的影响较大;拉压不对称系数越大中性轴位移量越大,温度的变化对中性轴最大位移量没有影响;温度越高,拉压不对称系数越大,达到同一曲率值所需的弯矩越大,温度和拉压不对称系数对曲率均有较大影响;拉压不对称系数对受压侧影响较大,温度的变化对拉压两侧均影响较大。     

形状记忆合金复合材料

智能材料的概念出现于 80年代末 ,由于它集感应功能和驱动功能于一身 ,很快就引起了全世界的注意。形状记忆合金 (SMA)能够在温度或载荷的一定范围内变化时产生热弹性马氏体相变 ,由此改变应力状态和其他性质 ,所以SMA可作为智能材料中的感应和驱动单元。可以把 SMA作成颗粒状、丝状或带状嵌入母相基体 ,如聚合物、金属或陶瓷中。通过控制 SMA热循环时的马氏体转变进程来提高或改变材料性能。比如嵌入的预应变 SMA在加热过程中产生马氏体相变 ,对周围母相产生压应力 ,可强化材料 ,提高材料抗冲击和减振性能 ,或改变材料固有振动频率 ,…     

形状记忆合金相变应变的取向关系及其织构控制原理

形状记忆效应是基于马氏体相变及其逆转变,相变时母相与马氏体相之间存在严格的晶体学取向关系。根据唯象理论,相变织构是可以预估的。同样地对于相变应变也存在取向关系,通过多晶材料的织构分析也可以预估。铜基形状记忆合金沿<100>方向呈最大的相变延伸,通过适当的热机械处理可以获得沿同轧向成45°方向的最大强度的<100>织构取向分量,因而有最佳的记忆效应。     

TiNi形状记忆合金的力学和电阻特性

本文简要报道了采用新型SMT－1型形状记忆合金特性综合测试仪Ti-50.9at%Ni合金在拉伸变形,形状记忆回复以及约束应力或约束应变条件下的力学和电阻特性进行测试的部分结果,并讨论了其内在物理本质。实验结果表明：拉伸加载过程中的电阻－应变曲线比应力－应变曲线更能揭示应力诱发马氏相变过程;合金形状记忆效应的回复湿度随拉伸应变量的增加而增加;在约束条件下,合金回复应力及它随温度上升的趋势与初始应变量有关,应力约束条件下,马氏体相变所对应量比无外加应力作用时有大幅度增加,本研究也表明：应力,应变,电阻,温度的的同步测量是研究形状记忆合金性能和组织结构变化的简例和有效的工龄。     

形状记忆合金的发展

形状记忆合金是一种新型功能材料,因为具有温度感知和驱动性能而得到广泛应用.该文阐述了形状记忆合金的发展、分类以及与形状记忆效应有紧密联系的热弹性马氏体相变的原理,最后介绍了形状记忆合金的应用.