Effects of Ta Addition on NiTi Shape Memory Alloys

1. IntroductionSince NiTi shape memory alloy have excellentshape memory effect, good mechanical properties, excellent biocompatibility and high corrosion resistance,they have been used for various applications, espysctally in the biomedical fi.ldll~4]. However, the lowX-ray visibility of NiTi shape memory alloys has limited some medical applicatinns. With low X-ray visibility, the detection of the very small implacable devices or tools which are made of NiTi alloys can bevery difficult. So…     

TiNi基高温形状记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

综述了Ti-Ni基高温形状记忆合金中的马氏体相变和形状记忆效应最近研究进展。Ti-Ni基高温形状记忆合金主要包括用Ti-Ni-Pd,Ti-Ni-Pt,Ti-Ni-Zr和Ti-Ni-Hf等。对Ti-Ni基高温形状记忆合金体材料、薄带和薄膜中的马氏体相变、组织结构、形状记忆效应以及超弹性性能等进行了评述和归纳。值得注意的是,通过适当的时效处理可调节相变温度,显著改善Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的开头记忆效应和超弹性性能,其主要原因在于时效的Ti-Ni-Hf合金中析出纳米级析出相导致基体强度升高。采取适当的制备和加工方法,提高合金的马氏体相变温度,改善合金的开头记忆效应,是当前TiNi基形状记忆合金研究的主要发展趋势。     

Phase Change Behavior of Nitinol Shape Memory Alloys

Among other special characteristics Shape Memory Alloys (SMAs) have the ability to return to a predetermined shape when heated. In fact, the phase change of an existing element can strongly be influenced by thermal and thermo‐mechanical treatments. Up to now, SMEs have been discovered in various materials, which can generally be classified into noble‐metal based, Cu‐based, Fe‐based, Ni‐Ti‐based alloy systems and non‐metallic SMAs. In this paper a general overview of the Ni‐Ti system and a detailed review over the Ni‐Ti‐Cu system will be given with special regard to the influence of heat treatments upon the phase change behavior.     

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。     

热机械循环对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响

以开发石油井管管接头材料为背景，主要研究了热机械循环中循环训练次数、变形量、中间退火温度对Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ｎｉ合金的形状记忆效应（ＳＭＥ）的影响。结果表明训练２～３次，合金的ＳＭＥ有大幅度提高。继续训练，则提高不大。随着变形量增加，形状恢复率下降，但可恢复变形量增加。而最佳中间退火温度受合金成分的影响。本文通过金相观察、分析，对其机制进行了探讨。     

含碳Fe-Mn-Si记忆合金的记忆性能研究

研究了含碳Fe－Mn－Si记忆合金Fe－18．1Mn－5．5Si－0．32C（wt％）的记忆性能，并与典型的Fe－Mn－Si三元记忆合金比较．结果表明：碳原子显著提高Fe－Mn－Si合金的回复率和回复应力，增加可回复应变，使合金的可回复应变大于5％，还极大延缓Fe－Mn－Si记忆合金回复率的表减趋势．碳原子提高Fe－Mn－Si合金记忆性能的原因是碳原子通过固溶强化提高奥氏体的强度，抑制不可逆塑性变形，促进应力诱发γ→ε马氏体相变及其逆转变．同时，含碳Fe－Mn－Si合金中应力诱发马氏体位向较单一，减少了相互交截，有利于形状记忆效应。     

在NaCl溶液中Cu-Zn-Al形状记忆合金的电化学行为研究

在NaCl溶液中对Cu-Zn-Al形状记忆合金的电化学行为进行了研究，结果表明，在NaCl溶液中Cu-Zn-Al形状记忆合金发生脱锌腐蚀，腐蚀表面主要由CuZn相组成，Cu-Zn-Al形状记忆合金随NaCl浓度增加，PH值降低，环境温度升高，阳极活性电流密度增大，电化学溶解敏感性增强，表面分析结果表明，Cl离子参与了电化学溶解历程，即促进了CuCl2的阴极还原反应，从而导致Cu-Zn-Al形状记忆合金的脱锌腐蚀。     

Fe-Mn-Si系形状记忆合金研究近况

Fe-Mn-Si系形状记忆合金因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注.综述了该系形状记忆合金最近的研究工作,包括相变机制、影响因素,着重是提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能的途径.主要通过选择合适的合金成分配比和摸索恰当的制备工艺来提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能,叙述了该合金系不同合金元素和制备工艺对形状记忆效应的影响.     

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.     

铺层角度对碳纤维/形状记忆环氧树脂层合板形状回复性能的影响

对不同铺层角度的碳纤维/环氧树脂形状记忆复合材料(SMC)层合板的弯曲回复性能进行了研究。结果表明,[±θ]_s铺层方式的SMC层合板的形状回复率、回复力均随着铺层角度增大而减小,回复时间随着铺层角度增大而增大,其中铺层角度增大至45°后,回复时间开始出现大幅的增加,铺层角度增大至60°后,回复率开始出现大幅的降低。对SMC层合板进行了15次的赋形-回复循环过程,发现不同铺层角度SMC层合板均能保持较稳定的形状记忆回复率和回复时间。但在铺层角度0~30°的范围内,层合板的形状回复力随着铺层角度增大而减小。最后分析了不同铺层角度SMC层合板的局部损伤,结果表明,[0]_4和[±15]_s铺层方式的SMC层合板基体已达到了其极限剪切应变,基体发生严重破坏,并且会随着赋形次数的增加而加剧。     

不同变形方式对铁锰硅合金形状记忆效应的影响

通过对３ｍｍ厚试样进行弯曲变形和拉伸变表,研究了铁锰硅合金的形状记忆效应。结果表明,采用弯曲变形和拉伸变形得到的金的形状记忆效应差别较大。尤其是合金经训练后,采用弯曲变形方式,形状记忆效应显著提高,提高幅度达８０％左右;而采用拉伸变形方式,形状记忆效应则几乎未见提高。     

热处理对形状记忆合金超弹性滞回性能的影响

采用与文献〔１〕相同组分的ＮｉＴｉ合金材料,将其用不同的热处理工艺进行处理,分析了不同热处理后其超弹性滞回性能在不同温度和不同应变幅值下的变化规律;通过与文献〔１〕的对比,探讨了热处理前后该材料力学性能的变化以及加载频率的影响。     

Fe-Mn-Si基形状记忆合金在管接头方面的研究及应用

回顾了形状记忆合金的发展历史,阐述了Fe-Mn-Si基形状记忆合金的形状记忆机制及其管接头的连接原理,分析了Fe-Mn-Si基形状记忆合金在价廉管接头方面的研究现状,并提出了在这一研究热点中尚待解决的问题.     

Fe-Mn-Si基合金形状记忆效应的研究进展

概述了Si、Mn、Ni、Cr等化学成分以及时效处理和预变形等一些工艺因素对Fe-Mn-Si基形状记忆合金形状记忆效应的影响。对此类合金的形状记忆效应作用机理及其发展状况进行了概括总结,并提出了未来进一步的研究方向。     

Key Factors Achieving Large Recovery Strains in Polycrystalline Fe–Mn–Si‐Based Shape Memory Alloys: A Review

Fe–Mn–Si‐based shape memory alloys are the most favorable for large‐scale applications owing to low cost, good workability, good machinability, and good weldability. However, polycrystalline Fe–Mn–Si‐based shape memory alloys have low recovery strains of only 2–3% after solution treatment, although monocrystalline ones reach a large recovery strain of ≈9%. This review gives an overview of the improvement of recovery strains for polycrystalline Fe–Mn–Si‐based shape memory alloys. It is proposed that two fundamental aspects, that is, composition design and microstructure design, shall be satisfied for obtaining large recovery strains of above 6%. Alloying compositions determining the ceiling of recovery strains shall follow three guidelines: (i) Si content is 5–6 wt%; (ii) 20 wt% ≤ Mn ≤ 32 wt%; (iii) addition of elements strongly strengthening austenite matrix. Microstructure design includes coarsening austenitic grains and reducing twin boundaries as far as possible together with introducing a high density of stacking faults and second phases of strengthening austenite.

     

基于Preisach理论形状记忆合金电阻-应变滞回模型

随着对形状记忆合金(SMA)研究的不断深入,其几种特殊性质得到了越来越广泛的应用.其中关于SMA电阻一应变滞回模型的研究,已经受到国内外学者高度重视.由于SMA的电阻与应变之间存在有规律性的关系,可以利用这种关系,把SMA作为传感器应用到结构的健康监测中去.但实验表明SMA的电阻-应变关系具有较强的非线性性质,表现出明显的滞回特性.利用Preisach理论建立SMA的电阻.应变模型.在实验的基础上,通过训练得到SMA的电阻-应变表达式,并利用另一组实验数据验证了该方法的有效性,为进一步开展利用SMA电阻特性的结构健康诊断研究奠定了基础.     

NiTi合金形状记忆效应的微观机制研究进展

NiTi合金具有优异的形状记忆功能和良好的生物体兼容性,近年来对它的应用研究受到工程界和医学界的重视,同时对NiTi合金形状记忆效应的微观机制的研究也在逐步深入.介绍了NiTi合金的主要特性及影响其形状记忆功能的主要因素,总结了NiTi合金的形状记忆效应和超弹性的微观机制研究现状,并指出了需对该合金进一步研究的一些问题.     

时效温度对Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C记忆合金回复应力的影响

研究了时效温度对Ｆｅ－１４Ｍｎ－５Ｓｉ－８Ｃｒ－４Ｎｉ－０．２Ｃ记忆合金回复应力的影响。结果表明：合金经变形后加热时产生的最大回复应力σｈ随时效温度的升高而增加,在１０２３Ｋ达到最大值,比固溶态增加了７５％;随后σｈ将随时效工的进一步升高迅速下降。但是当时效温度高于１１２３Ｋ后,时效温度的进一步升高对σｈ几乎没有影响。时效后合金加热时产生的最大回复应力都大于固溶态时的回复应力。时效温度对合金加热后     

磁控形状记忆合金Co-Ni-Al的研究进展

介绍了Co-Ni-Al磁控形状记忆合金的晶体结构及特点,综述了近年来国内外Co-Ni-Al合金在热处理工艺、合金化以及磁控形状记忆效应方面的研究现状,指出了Co-Ni-Al磁控形状记忆合金目前存在的问题及今后发展的方向。