热处理和循环应变对TiNiZr合金形状记忆效应和超弹性的影响

利用拉伸实验、光学显微镜和透射电镜研究了退火工艺、时效工艺和循环应变对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金的形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)的影响。350～400℃和600～700℃退火态合金呈SE,450～550℃退火态合金呈SME;300℃×(1～50 h)和400℃×1 h时效态合金呈SE,400℃×(5～50 h)和500℃×(1～50 h)时效态合金呈SME。随退火温度升高,合金应力应变曲线平台应力σ_M先降低后升高,最小值200 MPa在500℃退火后获得;残余应变ε_R先升高后降低,最大值2.64%在500℃退火后获得。随时效时间延长,300℃时效态合金的σ_M降低,ε_R始终较小;400和500℃时效态合金的σM降低,ε_R先升高后趋于稳定。随循环次数增加,呈SE的合金由部分非线性SE转变为完全非线性SE,且σ_M和能耗?W先降低后趋于稳定;呈SME的合金的σ_M和?W先降低后趋于稳定。     

添加Cr对Ti-Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响

用示差扫描量热仪和拉伸试验研究了添加Cr对形变退火态Ti-Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响。结果表明,添加微量Cr后,Ti-Ni合金的R、马氏体(M)相变温度θR和θM大幅度降低,M相变热滞?θM增加,应力-应变曲线的平台应力σM显著提高,超弹性(SE)改善,塑性变差。添加微量Cr后,Ti-Ni合金的低温SE特性大幅改善。室温下,Ti-50.8Ni合金呈现形状记忆效应(SME)+SE,而Ti-50.8Ni-0.3Cr合金则呈现SE。退火温度也显著影响Ti-Ni合金的低温形变特性。在10℃变形时,400～500℃退火态Ti-50.8Ni合金呈现SME,550～650℃退火态Ti-50.8Ni合金呈现SME+SE,而400～650℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金则持续呈现SE。     

热处理和循环应变对TiNiZr合金形状记忆行为的影响

利用拉伸实验、光学显微镜和透射电镜研究了退火工艺、时效工艺和循环应变对Ti-50.8Ni-0.1Zr合金形状记忆行为的影响。350~400 ℃和600~700 ℃退火态合金呈超弹性(SE),450~550 ℃退火态合金呈形状记忆效应(SME);300 ℃/(1~50 h)和400 ℃/1 h时效态合金呈SE,400 ℃/(5~50 h)和500 ℃/(1~50 h)时效态合金呈SME。随退火温度升高,合金应力应变曲线平台应力σ_M先降低后升高,最小值200MPa在500 ℃退火后取得;残余应变ε_R先升高后降低,最大值2.64%在500 ℃退火后取得。随时效时间延长,300 ℃时效态合金的σ_M降低,ε_R始终较小;400 ℃和500 ℃时效态合金的σ_M降低,ε_R先升高后趋于稳定。随循环次数增加,呈SE的合金由部分非线性SE转变为完全非线性SE,且σ_M和能耗△W先降低后趋于稳定;呈SME的合金的σ_M和△W先降低后趋于稳定。     

退火及变形工艺对Ti-51.1Ni形状记忆合金性能的影响

采用拉伸实验研究了退火温度、变形速率、变形温度和应力-应变循环等对退火态Ti-51.1Ni形状记忆合金力学性能、形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)的影响。结果表明,随退火温度(T_a)升高,Ti-51.1Ni合金的抗拉强度(R_m)先升高后降低,极大值1650 MPa和极小值1060 MPa分别在400℃和650℃退火后取得,650℃退火态合金的塑性最好。当变形速率在2～12 mm/min范围内时,变形速率对Ti-51.1Ni合金拉伸性能影响不大。随T_a升高,合金的应力诱发马氏体临界应力(σ_M)先降低后升高,残余应变(ε_r)先升高后降低,350℃和600℃以上温度退火态合金呈SE,400～550℃退火态合金呈SME。随变形温度(T_d)升高,合金的σ_M升高,ε_r降低,形状记忆行为由SME向SE转变;当T_d为-20℃和0℃时合金呈SME,T_d为25℃时合金呈SME+SE,T_d超过25℃后合金呈SE。随应力-应变循环次数增加,350℃退火态合金的SE最稳定,500℃退火态合金的SME最稳定。     

形变退火态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金的相变和形状记忆行为

用XRD、光学显微镜、示差扫描量热仪和拉伸实验研究退火温度(t_a)对冷拉Ti-50.8Ni-0.1Nb(摩尔分数,%)合金组织、相变和形状记忆行为的影响。结果表明:350～700℃退火态Ti-50.8Ni-0.1Nb合金由马氏体M(B19′,单斜结构)和母相A(B2,Cs Cl型结构)组成。随t_a升高,合金组织形貌由纤维状变为等轴状,再结晶温度约为580℃;合金冷却/加热相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型向A→M/M→A型转变(R-R相,菱方结构),R相变温度降低,M相变温度和热滞先升高后降低,R相变热滞为6.7～9.8℃。350～550℃退火态合金的抗拉强度高于600～700℃退火态合金的,伸长率则远低于后者的。400～550℃退火态合金呈形状记忆效应,350℃退火态和600℃及以上温度退火态合金呈超弹性。随应力-应变循环次数增加,合金应力-应变曲线的平台应力下降。400～550℃退火态合金的形状记忆效应和600℃及以上温度退火态合金的超弹性稳定性良好。     

退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝显微组织和拉伸性能对比

用X射线衍射仪、光学显微镜和拉伸试验等研究了退火温度(Ta)对Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金丝相组成、显微组织和拉伸性能的影响.结果表明,退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝室温组成相均为单斜结构的马氏体B19'和CsCl型结构的母相B2.350～550℃退火态Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝皆处于回复阶段,组织呈现纤维状,600～700℃退火态合金丝处于晶粒长大阶段,组织呈等轴状;两种合金的再结晶温度均在550～600℃之间.Ti-50Ni和Ti-45Ni-5Cu合金丝的抗拉强度(Rm)和马氏体再取向平台长度(LM)相近,Ti-50Ni合金丝的马氏体再取向应力(σM)和伸长率(A)大于Ti-45Ni-5Cu合金丝.随Ta升高,两种合金丝的Rm和LM下降,A升高,σM先下降后上升,Ti-50Ni合金丝σM的最小值102.8 MPa在450～500℃退火态合金丝中取得,Ti-45Ni-5Cu合金丝σM的最小值63.3 MPa在400℃退火态合金丝中取得.     

Ti-Ni-V形状记忆合金及其弹簧的相变和形变特性

用X射线衍射仪、示差扫描量热仪和拉伸实验研究了退火温度Tan和形变温度Td对Ti-50.8Ni-0.5V形状记忆合金丝及其弹簧的相变和形变特性的影响。结果表明:400～600℃退火态合金的室温相组成为B2和R相。冷却/加热时,350～400℃退火态合金发生A→R/R→A(A—母相,R—R相)一阶段可逆相变;450～500℃退火态合金发生A→R→M/M→R→A(M—马氏体相)两阶段可逆相变;550℃退火态合金发生A→R→M/M→A型相变;600℃退火态合金发生A→M/M→A一阶段可逆相变。随Tan升高,R相变温度先升高后降低,M相变温度先升高后趋于稳定,M相变热滞快速降低,而R相变热滞则几乎不受退火温度影响。随Td和Tan升高,退火态Ti-50.8Ni-0.5V合金弹簧的应力诱发M临界切应力升高。     

Ti-50．8Ni-0．3Cr超弹性合金的相变与形变特性

用示差扫描量热仪、X射线衍射仪、拉伸实验和循环实验研究了退火温度、形变温度和应力-应变循环对Ti-50.8Ni-0.3Cr超弹性(SE)合金丝和弹簧相变、形变及应力循环特性的影响.350-600℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金室温下呈SE特性,室温组织由母相B2和TiNi3组成.退火温度显著影响合金的相变类型,随退火温度升高,合金的马氏体相变温度升高,R相变温度先升高后降低,应力诱发马氏体应力先降低后升高;随形变温度的升高,SE弹簧的应力诱发马氏体切应力增加;随应力循环次数增加,SE弹簧的应变恢复率先快速衰减后趋于稳定.预循环训练可增加弹簧SE特性的稳定性.要使该合金弹簧具有良好的SE特性,退火温度应为400-550℃,使用温度应在室温以上.     

时效对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金显微组织、拉伸性能和记忆行为的影响

用TEM和拉伸实验研究了时效工艺对Ti-50.8Ni-0.1Zr形状记忆合金显微组织、拉伸性能和形状记忆行为的影响.300、400和500℃时效态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金中Ti3Ni4析出相分别呈颗粒状、透镜状和长条状,时效温度比时效时间对析出相形态、尺寸和弥散度的影响更大.时效处理后合金的强度升高,塑性降低.随时效时间(tag)延长,300℃时效态合金抗拉强度(Rm)升高,断后伸长率(A)降低;400℃时效态合金Rm先升后降,A先降后升;500℃时效态合金Rm降低,A升高.300℃时效1～50 h和400℃时效1 h的合金呈现良好的超弹性,400℃时效5～50 h和500℃时效1～50 h的合金呈现良好的形状记忆效应.随tag延长,300℃时效态合金的应力诱发马氏体相变临界应力降低,能耗升高;400和500℃时效态合金的马氏体再取向应力和能耗均降低.     

退火工艺对Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响

用示差扫描量热仪和拉伸试验研究了退火温度Tan和退火时间tan对Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响。Tan=350～800℃时,随Tan升高,合金冷却/加热相变类型发生由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型再向A→R/R→A型转变(A-母相,R-R相,M-马氏体),且R相变温度TR先升高后降低,M相变温度TM升高,M相变热滞ΔTM降低,R相变热滞ΔTR(约4℃)基本不变。随tan延长,400℃退火态合金的相变类型A→R→M/M→R→A保持不变,500℃退火态合金的相变类型发生由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型转变,且TM升高,ΔTM降低,TR和ΔTR不变。600～700℃退火态合金的塑性显著大于350～550℃退火态合金。在12℃变形时,600℃以上温度退火态合金呈现SE特性,600℃以下温度退火态合金呈现SME特性。随tan延长,合金应力-应变曲线上的平台应力降低。要使Ti-50.8NiSMA在较低温度下获得SE,退火温度应在600℃以上。