TiNi基形状记忆合金的温度记忆效应研究进展

TiNi形状记忆合金经过一次不完全相变循环后将对随后的相变过程产生很大的影响，因此近年来由不完全相变诱发的特殊的温度记忆效应（TemperatureMemory Effect，TME）现象引起人们的关注：如果从马氏体到母相的逆相变在第一次加热过程中在温度瓦处被中断，而后冷却到马氏体相变终了温度以下，在随后的加热过程会出现被一个动力学中断点Ts分开的两阶段逆相变，Ts可“记住”Ti综述了近年来TiNi基形状记忆合佥的TME研究新进展，阐述了具有不同马氏体相变特征的TiNi基记忆合金中TME的特点及其机理。     

原位内生NiTi合金复合材料的温度记忆效应

对NiTi形状记忆合金在冷轧变形后的不完全相变特征进行了研究.通过设计试样原始表面形状的方法,将具有不同位错密度的宏观区域引入形状记忆合金内部,使整个材料获得了复合材料的特征.结果表明,由于位错织构和马氏体变体界面的作用,使逆转变温度扩展到一个较大的温度范围,这将会进一步增加温度记忆效应的潜在应用价值.     

TiNiCu形状记忆合金双向记忆效应研究

研究了热机械训练温度及定型处理温度对TiNiCu形状记忆合金弹簧双向记忆效应的影响。研究结果表明:在纯马氏体状态进行训练时,双向记忆恢复率随训练次数的增加而增加,并在一定的训练次数后达到饱和;在纯奥氏体状态进行训练,双向记忆恢复率随训练次数迅速增加到某一最大值后随训练次数的增加而减小;在马氏体和奥氏体混合相进行训练时,双向记忆恢复率随训练次数先增加而后减小。经过400～550℃×1h/AC定型处理及热机械训练后最大形状记忆恢复率随定型处理温度升高先增大然后减小。由于马氏体再取向时引入的位错有利于双向记忆效应,热诱发和应力诱发的马氏体变体数量不同,引起了在不同状态训练诱发的双向记忆效应随训练次数变化的差异。     

TiNi基形状记忆合金的疲劳行为研究现状

疲劳性能是评价形状记忆合金优劣的重要指标之一.对TiNi基形状记忆合金的疲劳概念进行了延伸,详尽介绍了旋转弯曲疲劳法(Bending rotation fatigue)测试形状记忆合金的疲劳性能,总结了记忆效应疲劳和超弹性疲劳的机理和研究现状.此外,指出了现阶段形状记忆合金疲劳行为研究存在的不足.     

NiTiNb记忆合金的温度记忆效应研究

为研究Ni₅₁Ti_48.5Nb_0.5(原子分数%)合金的温度记忆效应,通过熔炼、锻造、拔丝及固溶时效处理制备了NiTiNb合金丝材,利用差示扫描量热仪(DSC)、电阻等表征了样品的相变行为,并利用DSC研究了逆相变中断温度对再次正相变及再次逆相变的影响。结果表明,NiTiNb合金存在温度记忆效应。再次正相变过程中的相变路径,马氏体相变起始温度及再次逆相变中的过热温度均受到逆相变中断温度的影响,且存在一定的规律。     

TiNi形状记忆合金精密脉冲电阻对焊接头相变温度变化规律的研究

通过示差热分析（DSC）和X射线衍射等分析手段，研究了焊接热量、焊接压力、随机后热处理等焊接参数以及冷热循环对焊接接头相变温度的影响，并总结了其影响规律。研究表明，焊接热量和焊接压力对焊接接头相变温度的影响较小，相变温度区间基本保持不变，焊接接头相变类型为单一的马氏体→奥氏体的转变。焊后随机后热处理对焊接接头相变温度具有一定的影响，马氏体向奥氏体转变的起始温度As和终了温度At均随后热处理时间的增加而提高。在热处理时间为99cyc时，在加热过程中首先发生马氏体→R相→奥氏体的转变，由于发生了R相变，延迟了奥氏体相变的温度，使TiNi形状记忆合金的温度滞后现象加剧，同时使奥氏体的相变区间缩小。冷热循环对焊接接头的相变过程和相变温度具有重要的影响，导致了R相变的出现。R相变进行的程度随着冷循环次数的增加而提高，并逐渐趋于稳定。     

TiNi基形状记忆合金的辐照效应

材料辐照效应是入射粒子与物质交互作用造成的物质微观组织结构与宏观性能的变化。辐照效应不仅是改善材料表面性能的重要手段,而且也是特殊环境应用材料可靠性评价的重要组成部分。TiNi基形状记忆合金是一种重要的金属智能材料,具有独特的形状记忆效应和超弹性,已在卫星、空间站等航天器以及生物医学中广泛应用。本文阐述了Ti-Ni基形状记忆合金在空间粒子(质子、电子)以及离子辐照改性的研究进展,辐照效应会对TiNi合金的微观组织结构产生影响,进而改变合金的相变行为和力学行为。然而目前关于TiNi基合金的辐照效应的研究仍处于起步阶段,组织结构和相变行为的变化规律和机理还未研究清楚,有关形状记忆效应的研究较少,仍需深入研究辐照参数、组织结构、相变行为和功能特性之间的内在联系。     

TiNi形状记忆合金阻尼特性的研究

在变频、变温条件下，对两种热处理方式处理的Ti-50．8Ni(原子分数，％)合金的低频阻尼特性进行了研究，结果表明：中温退火处理的Ti-50．8Ni合金的阻尼性能好于高温固溶时效处理的合金；马氏体相、R相阻尼高于母相阻尼，相变过程(多相共存)出现阻尼峰，远远高于母相、马氏体相阻尼，同时伴随有最小弹性模量峰，即相变时材料出现软化现象；相变时阻尼与频率成反比，频率越高，相变阻尼峰越不明显，频率对弹性模量变化几乎没有影响；相变结束合金的阻尼对温度及频率不敏感；中温退火处理的Ti-50．8Ni合金在降温过程中由于温度和应力的复合作用导致多次相变，出现受频率影响的多个相变阻尼峰。     

变形约束时效NiTi形状记忆合金弹簧的双程记忆效应

利用变形约束时效的方法制作了双程记忆弹簧,采用DSC和温度-位移记录仪表征了弹簧的相变行为和双程记忆效应。DSC和双程记忆动力学曲线均表明弹簧在升温过程的形状变化由马氏体逆相变M/R→A控制,而冷却过程受A→R→M两阶段相变控制,并且R相变对双程记忆应变量的贡献比马氏体相变的贡献大。与马氏体相变相比,R相变诱发的双程记忆效应具有较窄的动作滞后温度以及很高的记忆稳定性,这与变形约束时效时所获得的一定取向的Ti3Ni4相共格内应力场有关。结果表明:变形约束时效是获得双程记忆弹簧的良好途径,制作方法相对简单,获得的双程记忆应变量大,且稳定性高,尺寸制作具有很强的可设计性以及动作温度的可控性。     

不锈铁基形状记忆合金记忆机制的研究

本文利用拉伸变形、ｘ射线衍射、光学金相和透射电子显微镜等测试方法研究了不锈铁基形状记忆合金Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｓｉ的微现行为。试验结果表明，室温拉伸变形量较小（在２％以内）时，可获得较完全的形状记忆效应，这主要与形变过程中产生单一位向的ε马氏体和大量单一位向的形变孪晶在加热时的逆转变相联系。当形变量较大（大于３％）时，形状记忆效应迅速降低，这与形变过程中产生不同位向的ε马氏体和形变孪晶以及滑移产生不可逆塑性变形和形成多量的α￣′马氏体有关。     

Two-way shape memory effect of TiNi alloy coil extension springs

A two-way shape memory effect (TWSME) spring that could elongate upon heating and contract upon cooling was obtained by constrained annealing and thermo-mechanical training. The effect of heat treatment and thermomechanical training on the TWSME and the effect of training on the transformation temperatures had been studied by elongation-temperature, electrical resistance measurements and differential scanning calorimetry (DSC). The TWSME recovery rate of extension spring increases with increasing the training cycles and increases to a saturation value. The inverse martensitic and martensitic temperatures decreased with increasing thermo-mechanical training cycles.     

Repeatable temperature memory effect of TiNi shape memory alloys

An incomplete transformation cycle induces a kinetic stop in the following complete transformation cycle in TiNi shape memory alloys. The kinetic stop can be regarded as a memory of the previous interruption temperature. This memory was generally believed to be a one-time phenomenon. Herein, we show that the temperature memory effect is actually a long-lasting phenomenon. Experimental results show that a repeatable temperature memory effect can be introduced into a TiNi alloy by a deformation lager than 12%. Deformation induced dislocations are considered a main factor to the persistence of the memory. The memory becomes more distinct with increasing numbers of the incomplete thermal cycle, but the memory becomes less distinct with increasing numbers of subsequent complete transformation cycling.     

影响Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金相变点的因素

研究了变形量和回复退火温度对Fe-14Mn-5Si-8Cr-4Ni形状记忆合金相变点的影响。结果表明：当回复退火温度为673K时，Af点和Ms点都随变形量的增加而显著增加，As点增加较缓慢；303K加热前和加热后合金电阻率之差△ρ也随变形量的增加而增加，可回复变形量随变形量的变化与△ρ的变化是一致的。Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金的形状回复来源于应力诱发γ→ε马氏体转变及其逆转变；当变形量为10%时，Ms点随回复退火温度的增加而显著下降。     

TiNiHfCu高温形状记忆合金的马氏体相变研究

通过差热扫描分析、X射线衍射和透射电镜等方法研究了Cu的添加对Ti36 Ni49-x Hf15 Cux(x=1,3,5,8)合金马氏体相变行为的影响.研究表明:Cu的加入可稍降低合金的相变温度(约15 ℃),但其Ms仍高于150 ℃,可作为高温形状记忆合金使用;随着Cu含量的升高,合金的B19'马氏体晶格常数a、b和c不发生明显变化,但单斜角β逐渐降低;Ti36 Ni49-x Hf15 Cux(x=1,3,5,8)合金的相组成为B19'单斜马氏体和(Ti,Hf,Cu)2Ni相,马氏体的亚结构为(001)复合孪晶.     

预变量与时效温度对Fe—Mn—Si合金记忆效应的影响

研究了预变形量和时效温度对Fe-28Mn-5．7Si-5Cr-0．82Ni-0．045Nb合金形状记忆效应的影响。结果表明，合金形状回复率随预变量的增大而减小，在2％左右合金回复率可以达到80％。合金经1023K时效处理时形状记忆效应最好，比固溶态提高了90％，这主要是时效处理有效提高了奥氏体基体的强度，而奥氏体基体的强度的提高可以抑制塑性变形的产生。     

电子辐照影响TiNi形状记忆合金R相变的研究

用能量为1.7MeV不同注量的电子辐射了TiNi形状记忆合金,通过温度控制使辐照在合金的R相状态进行,发现辐照使合金和奥氏体逆转变开始温度As和结束温度Af升高,随着辐量的增加有增大的趋势,且奥氏体转变滞后也有所增大,R相转变开始点Rs和转变结束点Rt略有增加。XRD结果表明电子辐射成了R相点阵畸变,随辐照注量的增加有增大的趋势。这一变化被认为是辐照引入的点缺陷导致了R相稳定化,并且部分缺陷打打扎了R相界面造成的。这一结果为记忆合金相变点的调节提供了新方法。     

Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的研究进展

Ti-Ni-Hf记忆合金因具有高相变温度、相对低廉的价格和高输出功等诸多优点而成为最具潜力的高温形状记忆合金之一。然而,Ti-Ni-Hf记忆合金基体强度低,变形过程中易优先发生塑性变形,从而使其可实现的可恢复应变远低于理论值。目前改善应变恢复特性的措施主要包括:热机械处理(冷轧+退火)、合金化、时效处理、制备单晶合金等。研究表明,Ti-Ni-Hf合金的应变恢复特性与微观组织结构密切相关。本文主要阐述了Ti-Ni-Hf记忆合金在近年来的最新研究进展,包含微观组织结构的演化规律、马氏体相变行为以及力学性能和应变恢复特性,并基于前期研究成果建立了微观组织结构-马氏体相变-力学与应变恢复特性的关联特性。当前,Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金冷、热加工性能差是其广泛应用的瓶颈。因此,Ti-Ni-Hf高温记忆合金的粉末冶金和增材制造可能是未来研究的热点与重点。     

承受各种循环加载的TiNi形状记忆合金的超弹性变形行为

TiNi形状记忆合金由于其优良的机械性能、抗腐蚀能力和生物适应性得到广泛的使用。超弹性是TiNi形状记忆合金重要的力学性能之一。本文通过实验研究了不同加载速率和不同实验温度下承受完全循环加载以及部分加载卸载的TiNi形状记忆合金超弹性变形行为。分析了循环变形期间马氏体相变应力和弹性模量变化的特性。研究表明在完全循环加载过程中，由于残余应变的存在，马氏体相变应力随循环增加而减小。马氏体相变应力的变化量（即残余应力）与残余应变成线形关系。对于受过循环变形的机械训练的TiNi形状记忆合金，研究了部分加载和卸载情况下其超弹性变形，分析了相变开始与结束的应力特性。