约束加热温度对近等原子比NiTi合金相变行为的影响

本文用电阻法、X 射线衍射和透射电镜技术研究了约束加热温度对近等原子比 NiTi 合金相变行为的影响。结果表明,合金的相变行为随约束加热温度的不同而有显著差异。未经约束加热的试样中仅发生马氏体相变,经100℃和450℃约束加热后,在发生马氏体相变前分别发生无公度相变和 R 相变,而经550℃约束加热后,则仅发生马氏体相变。文中分析了上述相变行为的内在原因,并指出与不同约束加热温度下所发生的内应力场有关。     

爆炸合成NiTi／NiTi合金的相变行为

采用爆炸焊将两块原子百分比不同的NiTi合金制成大块成分不均匀的NiTi／NiTi复合板，并在此基础上对其相变行为以及相应的回复应变特征进行了研究。结果表明焊后的复合板具有良好的界面结合和可逆马氏体相变；冷变形后NiTi／NiTi合金的逆相变温度及其相变温度范围随预应变量的增大而升高；同时，在较宽的温度范围内得到两步回复应变。     

材料状态对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

用金相显微镜观察了冷加工和固溶状态的显微组织形貌,用示差热量扫描法(DSC)系统研究了冷加工、固溶和时效处理对近等原子比的NiTi形状记忆合金的相变温度的影响。试验结果表明,冷加工态NiTi合金组织形态呈纤维状,固溶处理后组织形态呈等轴状。冷加工带来的大量变形缺陷抑制了热弹性马氏体的相变;冷加工态NiTi合金直接进行时效发生了P→M相变;经固溶处理后再进行时效则发生了P→R→M相变。NiTi合金在不同的热处理条件下发生了不同类型的热弹性马氏体相变。分析认为,应力、位错密度及析出相对NiTi合金热弹性马氏体的相变行为有重要的影响。     

路面NiTi合金相变材料固溶处理及调温效果

NiTi合金相变材料试样经不同温度(400、500、600、700及800℃)保温不同时间(15、30、45及60min)后进行淬火处理,利用差示扫描量热仪测试其性能,研究不同固溶处理工艺对NiTi合金相变焓值、相变温度等性能的影响。将该NiTi合金相变材料作为功能组分,制备NiTi合金相变材料改性的沥青混合料,通过调温试验对比不同NiTi合金掺量的沥青混合料的调温效果。结果表明:固溶处理温度为400及500℃时NiTi合金的相变温度区间宽于600、700及800℃时的相变温度区间;该相变材料的马氏体转变与逆转变的焓值主要受处理温度影响,保温时间对焓值影响不大、对相变温度区间的影响规律相似;随着NiTi合金相变材料掺量的增加,调温效果越显著。     

NiTiCu合金相变过程的研究

本文用差示扫描量热法研究了 Cu 对 NiTi 记忆合金马氏体相变点及相变潜热的影响。结果表明,以 Cu 代替 Ni 至30 at.%,合金仍具有良好的记忆性能;合金相变温度及相变潜热值略有变化,相变滞后明显减小;Cu 含量对合金相变类型没有影响。相变潜热值△H 与 T_0=1/2(A_s+M_s)并不存在严格的直线关系。Cu 含量超过7.5at.—%时,合金的热加工性能变差。     

形状记忆合金相变温度常用测量方法的比较研究

采用差示扫描量热法(DSC)、电阻法和应用负载法对热处理后的NiTi记忆合金丝试样的相变温度进行了测试对比,探讨了3种测量方法的准确性、一致性和适用性.结果表明,电阻法和应用负载法测得的相变温度相近,而DSC测得的相变温度与它们相差超过20℃.同时,测试次数对前2种方法的测量结果有一定影响,而负载大小和形变模式与应用负载法的测量结果相关.     

不同温度下纯Ni/NiTi合金的摩擦特性研究

NiTi合金具有形状记忆效应及超弹性特性,使得它与其他一般材料的摩擦特性有很大不同。为从微观角度揭示其摩擦特性,利用分子动力学研究了不同温度下纯Ni和NiTi合金的压/划痕过程,并进一步通过对比分析不同温度下纯Ni和NiTi合金在压/划痕过程中原子结构、表面形貌、摩擦力和摩擦系数的变化,研究了温度对NiTi合金摩擦系数的影响。结果表明,温度对NiTi合金摩擦性能的影响显著,在300～500 K范围内,温度越低,摩擦力与摩擦系数越小,这是由于在刻划过程中NiTi合金发生马氏体相变,NiTi合金表面向下凹陷,减少了NiTi表面与压头的接触,降低了对压头的阻碍,使摩擦力与摩擦系数大幅降低;当温度升高时,马氏体相变减少,NiTi合金的表面凹陷减少,使压头与NiTi合金的接触面积增大,阻碍增大,从而使得摩擦力和摩擦系数变大。而没有相变机制的金属Ni在刻划过程中,主要产生塑性形变,温度对其摩擦性能无显著影响。可见,温度对NiTi形状记忆合金的摩擦性能具备一定调控能力,可以通过控制温度达到减少磨损的目的,这可为延长NiTi合金元件的使用寿命提供理论基础和指导。     

用电阻测量装置研究马氏体相变

为了研究钛镍合金的马氏体相变,我们研制了一台77K-600K温度范围内能连续测量电阻的设备。本文介绍了该设备的原理、测量方法及实验装置,测定了纯铜和钛镍合金在加热和冷却过程中的电阻。并用记录仪自动记录了钛镍合金电阻随温度变化的曲线,确定了该合金的马氏体相变点。一、原理和测试方法我们采用了四端接线法精确测定低电阻的双电桥原理(见图1)。     

超弹性NiTi合金率相关相变图案演化模拟

基于超弹性NiTi合金薄板在不同温度下的拉伸实验结果,采用三段线性弹塑性本构模型,通过热物理常数等效法考虑相变潜热对温升的影响,利用有限元软件ABAQUS对相变图案演化进行模拟,揭示相变图案演化的率相关性机理。模拟结果表明:超弹性NiTi合金在拉伸过程中发生应力诱发马氏体相变,宏观表现为局部相变带的萌生、扩展与合并;由于相变潜热的释放,相变带的萌生伴随着局部温升,温升的峰值与加载应变率密切相关;局部相变带与加载方向成一定夹角,角度为50°~65°;随着加载速率增加,试样从等温向绝热状态转变,相变应力与局部温升随之增加,相变更容易在低温区域萌生,导致相变带数量不断增加;模拟的超弹性NiTi合金在不同应变率下的相变图案及温度场演化与实验结果吻合较好,为阐明该合金的相变局部化演变过程提供了参考。     

热循环对NiTi合金焊接接头相变的影响

为了研究热循环对NiTi合金激光焊接接头相变行为的影响,用激光点焊了φ0.5 mmTi-50.6%Ni合金细丝,利用金相显微镜观察了母材和接头的显微组织,通过示差热分析仪研究了热循环对点焊接头相变行为的影响.结果表明,NiTi合金激光点焊接头,熔化区为树枝晶,热影响区由粗大等轴晶和细小等轴晶组成.热循环可改变接头的相变行为,使马氏体相变由B2→B19'转变为B2→R→B19'.随着热循环次数的增加,正相变过程中Rs点升高,R相变温度范围变宽,Ms点降低;逆相变的相变温度都降低.     

纳米级氧化铝及掺钡氧化铝的物相转变

采用直接沉淀法后低温煅烧获得纳米级氧化铝,采用蒸发溶剂法直接掺入Ba2+获得掺杂氧化铝,分别高温煅烧后获得煅烧样品,并对样品进行热分析、X射线衍射测试和透射电镜观察。结果表明,纳米级氧化铝及其掺杂Ba2+后随温度升高时的物相转变顺序为γ-Al2O3—δ-Al2O3—θ-Al2O3—α-Al2O3,各相转变发生时的温度范围为100~200℃;Ba2+的引入不改变转变顺序,但提高了各转变所需的温度。     

HDPE在高压毛细管挤出过程中的温度窗口效应

对三种不同类型高密度聚乙烯(HDPE)进行高压毛细管挤出,均发现特殊的温度窗口效应,线性均聚5000S在v=8mm/min时的温度窗口为145℃~150℃;己烯共聚HXM TR-571在v=1mm/min时的窗口为150℃~153℃;双峰型GC100S在v=5mm/min的窗口为143℃~145℃,温度窗口内挤出压力骤降至最小值,挤出平稳,挤出物表面光滑,避免了压力振荡和变形,窗口与PE的分子量、支化度和柱塞速率有关。效应产生的原因是在温度窗口内发生了PE晶形相转变。不同挤出温度挤出物的差示扫描量热(DSC)分析表明,HXM TR-571和GC100S在窗口温度下挤出物具有较高的结晶温度(Tc)和较低熔点(T(m 2))。     

Enthalpy and Temperature of the Titanium Alpha-Beta Phase Transformation

The specific enthalpy and the temperature of the titanium - phase transformation were measured by a pulse-heating system operating in the millisecond time regime. The measurement technique is based on self-heating of a tube-shaped specimen from room temperature to the beta phase of titanium. A comparison between the measured phase transition temperature during heating and cooling of the specimen shows a difference of approximately 20 K. The temperature measured during the heating period is higher than the value obtained from the cooling cycle of the specimen. For the evaluation of the specific enthalpy of the alpha-beta transformation, the specific enthalpy versus temperature function of the beta phase of the heating period was extrapolated to the transition temperature obtained from the cooling cycle (1152 K). A total of 12 measurements on 3 tube-shaped specimens was made, an average value of 89.9 kJkg^–1 was obtained for the specific enthalpy of the transformation. The reproducibility of the measured specific enthalpy at the beginning and at the end of the transformation was 0.5%. The reproducibility of the phase transformation enthalpy as difference between the beginning and the end was 3%. The extended measurement uncertainty (at a confidence level of 95%) is estimated to be ±6% for the specific enthalpy of the transformation and ±6 K for the transformation temperature.     

磁场对Ni51.5Mn24Ga24.5单晶马氏体相变的影响

分析了Ni51.5Mn24Ga24.5单晶样品在不同磁场下的马氏体相变温度和热滞后温度,并基于相界摩擦理论计算了样品在不同磁场下马氏体相变过程中相界摩擦所产生的能耗(FHr).结果表明,对于不同磁场下相界推移所产生的能耗与实验观察到的热滞后温度变化规律基本一致,说明了相界摩擦理论较好地解释了Ni-Mn-Ga合金在外加磁场情况下相变过程中的热力学问题.     

Influence of Heat Transfer on Determination of Transient Temperatures for Ni<Subscript>53.6</Subscript>Mn<Subscript>27.1</Subscript>Ga<Subscript>19.3</Subscript> Shape Memory Alloy from Dilatometric Data

The martensitic phase transformation in a Ni_53.6Mn_27.1Ga_19.3 shape memory alloy is an athermal phase transformation that starts practically, immediately after reaching a certain transient temperature. The final temperature is given at each point of the sample by two processes: heat conduction and phase transformation. Both processes take place in tandem. The thermal expansion and calculation of the temperature fields in a dilatometer are used to determine the transient temperatures and to study the transient temperature ranges.     

An Experimental Technique for Liquid/Solid Thermal Conductivity Measurements at the Melting Point

Based upon the theory that the thermal conductivity can be determined by measuring the speed of the propagation of the solid/liquid phase interface during a phase transition, a system was developed to investigate the thermal conductivity of metals and alloys at the liquid/solid phase transformation point. Furthermore, a mathematical method was applied to represent the melting and solidifying process in the phase transformation chamber, by which the error could be analyzed. In order to test the feasibility of the method and the measuring system, a series of verification experiments on lead have been performed to estimate the precision and the applicability of the measuring system. From comparisons with recommended data from the literature, the uncertainty of the experimental results is estimated to be about 5% which means the measuring method is suitable to determine the thermal conductivity of eutectic alloys and metals at the liquid/solid phase transformation point. This work provides a relatively precise method for thermal conductivity measurements on new materials such as lead-free solders.Paper presented at the Seventh Asian Thermophysical Properties Conference, August 23–28, 2004, Hefei and Huangshan, Anhui, P. R. China     

氧化铋对微晶玻璃的相转变和性能的影响

为研究Bi2O3在堇青石基微晶玻璃烧结中的作用及其添加量对微晶玻璃的相转变和性能的影响,采用烧结法制备了不同Bi2O3含量的微晶玻璃,并对其进行了X射线衍射分析、显微分析和性能测试.结果表明:Bi2O3的加入降低了堇青石的u相向a相转变的温度,并有效促进微晶玻璃的烧结致密化;烧结样品的介电常数和抗折强度均随着Bi2O3加入量的增加而增加,且与密度变化规律相似;当Bi2O3添加量(质量分数)达5%时样品的介质损耗因子最低(＜10-3);微晶玻璃烧结样品的热膨胀系数基本符合线性规律.     

22 MnB5 钢板热冲压工艺数值模拟及试验

目的研究热冲压过程中板料的温度变化及相变情况。方法采用Abaqus软件建立了热力耦合模型,对U形件热冲压成形及冷却淬火过程进行了数值模拟,分析了板料及模具的温度分布变化,并研究了板料不同区域的冷却速率,最后进行了热冲压试验。结果研究结果表明,板料经冷却淬火后,温度分布均匀,且冷却速率均大于临界冷却速率,板料可以发生完全马氏体相变。结论板料的底部冷却速率最快,淬火后为分布均匀的、细小的马氏体组织,最终通过热冲压试验验证了模拟结果的准确性。     

溶胶-凝胶TiO2的晶相转变温度

本文以DTA-TG和XRD等分析方法研究钛醇盐溶胶中水含量、硝酸含量和硝酸银掺杂对胶凝时间、热效应、失重和锐钛矿-金红石相变温度的影响.文章还探讨了各参量影响相变温度的机理.     

LD7铝合金淬火敏感性及相变动力学规律

通过分级淬火的方法,结合所测LD7铝合金淬火态电导率和时效态硬度拟合出合金的时间-温度-转化率(TTT)曲线和时间-温度-性能(TTP)曲线。利用透射电镜(TEM)和Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程研究了铝合金等温淬火过程中的组织变化和相变动力学规律。结果表明:LD7铝合金TTT和TTP曲线的鼻尖温度均为350℃,孕育期约为2s,淬火敏感区间为290~410℃;等温保温过程中过饱和固溶体析出第二相粒子,鼻尖温度附近析出速率最快;随保温时间的延长,第二相富集长大且粗化,无沉淀析出区域变宽,晶界第二相连续化,导致合金强化效果下降;根据相变动力学方程拟合出的S曲线,解释了合金在350℃附近淬火敏感性最大以及淬火敏感区间合金第二相主要以针状形态析出的规律。