利用BaZrO3坩埚制备钛镍形状记忆合金组织及性能的研究

TiNi形状记忆合金由于其优良的合金性能,而成为商业化应用最为广泛的形状记忆合金。本文利用25公斤级自制 BaZrO₃坩埚制备了49.3Ti-Ni (at.%)合金,并将铸态合金加工成为直径为1mm的丝材。并利用XRD、氮氧化物分析仪等分析测试手段对的合金的化学成分及物相组成进行研究分析,利用扫描电镜、光学显微镜对合金的显微组织进行观察,利用两台自制设备对合金丝材的形状记忆回复率及疲劳性能进行分析测试,实验结果表明,利用BaZrO3坩埚对制备的钛镍合金的氧、氮含量能够分别达到560ppm和17ppm,杂质元素含量满足ASTM对于医用植入物以及医疗器械的标准要求;相比于真空电弧熔炼,利用BaZrO3坩埚感应熔炼制备的TiNi合金化学成分更加准确均匀;与石墨坩埚感应熔炼相比,利用BaZrO3坩埚制备的TiNi合金丝材表现出了更为优良的形状记忆回复率和抗疲劳性能,其形状记忆回复率在550℃保温20min淬火后,变形量为2%时能够达到98.62%,其疲劳性能在500℃保温20min后淬火后能够达到3072次。     

富镍镨掺杂镍钛形状记忆合金的微结构、相变特性与硬度（英文）

采用真空熔炼法向NiTi二元合金中掺杂Pr稀土元素,制备了多组分原子分数的Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,0.9)合金。研究了Pr元素的添加对NiTi合金金相组织、相变温度和硬度的影响。结果表明,Ni_(50)Ti_(50-x)Pr_x合金由NiTi基体与NiPr夹杂相组成,其中Ni_(50)Ti_(49.5)Pr_(0.5)合金的马氏体相变温度达73℃,合金的热滞窄至37℃,维氏硬度约为2850 MPa。Pr元素的添加显著降低了NiTi合金的马氏体相变温度,同时,与其他NiTi基合金相比,NiTiPr合金保持了较窄的热滞和较高的硬度。     

铸态镍钛形状记忆合金的断裂行为及显微组织(英文)

通过真空自耗电极熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金。为了研究其断裂力学性能,进行铸态镍钛形状记忆合金的拉伸和压缩实验。为了更好地理解镍钛形状记忆合金的组织演变及断裂行为,分析铸态镍钛形状记忆合金及其断裂样品的显微组织。在拉伸加载下,镍钛形状记忆合金在750°C时具有较高的塑性,表现为韧性断裂,但在室温和-100°C时表现出较差的塑性,具有解理断裂和穿晶断裂的特征。在-100°C的压缩加载下,铸态镍钛形状记忆合金发生剪切断裂,剪切断裂面法线与压缩轴呈45°,具有解理断裂的特征,裂纹经由穿晶断裂而扩展。     

铸态镍钛形状记忆合金压缩变形行为及组织演变(英文)

通过真空自耗电极电弧熔炼法制备等原子比镍钛形状记忆合金铸锭。应用差示扫描量热分析、X射线衍射分析、能谱分析和显微分析等技术研究铸态镍钛形状记忆合金在不同温度和不同应变速率压缩加载下的组织演变和变形行为。铸态镍钛形状记忆合金的显微组织由树枝晶和等轴晶组成,成分不均匀,存在偏析。在室温下,铸态镍钛形状记忆合金是B19′马氏体、B2奥氏体和Ti2Ni的混合物。铸态镍钛形状记忆合金在高温压缩变形下对应变速率敏感,铸态镍钛形状记忆合金在0.1s-1和0.01s-1应变速率下具有动态再结晶的特征,而在0.001s-1应变速率下则表现出动态回复的特征。在室温和-100°C时,应变速率对铸态镍钛形状记忆合金的显微组织和真实应力应变曲线影响不大。     

大塑性变形制备的非晶镍钛形状记忆合金的晶化(英文)

局部包套压缩大塑性变形能够实现镍钛形状记忆合金的完全非晶化,其中少量残留的纳米晶相分布在非晶基体上。研究非晶镍钛合金在573、723和873 K退火条件下的晶化机制。采用约翰逊-迈尔方程描述非晶镍钛合金的晶化动力学行为。在573和723 K的退火条件下,可以获得具有完全纳米晶相的镍钛形状记忆合金,在该纳米晶镍钛形状记忆合金中,马氏体相变由于晶界的约束而受到了抑制。在873 K的退火条件下,非晶镍钛合金的晶化产生了晶粒粗大的镍钛形状记忆合金样品。在室温条件下的粗晶镍钛样品中,可以观察到马氏体复合孪晶,而且发现马氏体孪晶在晶界优先形核,并且向两个不同的晶粒内部长大。局部包套压缩大塑性变形结合后续退火工艺为制备纳米晶镍钛形状记忆合金提供了一种新的途径。     

水热法制备镍掺杂ZnS纳米棒的显微组织与光催化性能（英文）

采用水热法合成纯ZnS和Ni掺杂ZnS纳米棒。通过X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、色散能量分析谱仪(EDS)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等技术分别研究Ni掺杂对样品的物相结构、形貌、元素组成和光学性能的影响,并通过紫外光照射在水溶液中降解有机染料罗丹明B(RhB)研究Zn_(1-x)Ni_xS纳米棒的光催化活性。结果表明:所有样品具有纤锌矿结构,结晶良好。样品的形貌均为一维纳米棒结构,分散性较好,晶格常数发生畸变。掺杂Zn_(1-x)Ni_xS的带隙小于纯ZnS的,因此,发生红移现象。Ni掺杂ZnS纳米材料能增强降解有机染料罗丹明B的光催化活性,尤其是Zn_(0.97)Ni_(0.03)S样品对罗丹明B具有较好的光催化性能和光催化稳定性。     

冷冻浇注制备多孔钛铝基金属间化合物的显微组织及性能（英文）

通过冷冻浇注法制备具有定向长孔结构的多孔钛铝基金属间化合物。采用Ti-43Al-9V-1Y工程级粉末(D₅₀=50μm)、羧甲基纤维素以及瓜尔豆胶配制水基浆料用于冷冻浇注。研究结果表明,在-5℃的冷冻条件下可制备具有定向长孔结构的多孔钛铝,并且可通过改变浆料中粉末的体积分数来控制孔隙结构。当粉末含量从10%增加至30%(体积分数)时,总孔隙率由81%减小至62%,定向孔宽度由约500μm减小至约270μm。随着孔隙率的降低,沿定向孔方向的压缩强度由16MPa增加至120MPa。另外,所制备的多孔钛铝的等效热导率较低,最高为1.81 W/(m·K),并且受孔方向的影响呈现出各向异性。     

镍基合金闭孔空心球的制备（英文）

采用3种不同粒度的镍基合金粉,通过挂浆法结合粉末冶金工艺制备出壁厚为0.3~0.4 mm,直径为3~3.5 mm的金属空心球结构。得出了浆料的最佳配比,粘接剂和粉末的质量比为1/2。测试了空心球结构的密度、孔隙度和压缩强度,分析结果显示随着原始粉末粒度的减小,孔隙度减小,密度和抗压强度增加。压缩强度分别是16、18、28 MPa,实际相对抗压强度仅为理论抗压强度的50%。     

镍钛形状记忆合金尺寸效应的实验研究

对不同尺寸的镍钛形状记忆合金试样进行了静态压缩试验,结果表明,镍钛形状记忆合金在静态压缩时表现出了明显的尺寸效应:在所研究的高径比范围内,随着高径比的增加,试样在加载阶段具有硬化现象,卸载阶段具有软化现象;母相及应力诱发马氏体相弹性模量都随高径比的增加而增加;相变超弹性曲线包围的面积,即相变滞后宽度也随高径比的增加显著增加;应力诱发马氏体相变初始应力随高径比的增加具有分段性,由此推测存在一临界高径比,在高于和低于临界高径比的两个范围内,相变初始应力都随高径比的增加而降低,在临界高径比处,相变初始应力跳跃很大。     

Ni_4Ti_3沉淀相对镍钛形状记忆合金相变的影响(英文)

镍钛形状记忆合金样品分别在573、723和873 K时效2 h。在573和723 K时效的镍钛样品中,可以观察到2个R相变体,而且这2个R相变体与B2基体之间的取向关系可以确定。在573和723 K时效的镍钛样品中,细小均匀的Ni4Ti3沉淀相与B2奥氏体基体之间保持共格关系。在873 K时效的镍钛样品中,可以观察到Ni4Ti3沉淀相在晶粒内部和晶界处析出,不均匀的Ni4Ti3沉淀相与B2基体之间保持共格、半共格和非共格关系。对于873 K时效的镍钛样品,加热时发生B19'马氏体向B2奥氏体转变的一阶相变,但在冷却时发生B2-R-B19'的二阶相变。723 K时效的镍钛样品在冷却时也表现出B2-R-B19'的二阶相变,但在加热时发出B19'-R-B2的二阶相变。对于573 K时效的镍钛样品,由于Ni4Ti3沉淀相周围的局部应力不均匀和局部成分不均匀,则其发生三阶相变。     

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…     

Ti（50）Ni（47）Fe3形状记忆合金冷轧变形后的组织与性能

采用拉伸测试、维氏硬度测试、电阻率-温度曲线测试及扫描电镜和透射电镜观察显微组织的方法研究冷轧变形量为25%的Ti50Ni47Fe3合金经450-750°C下1 h退火后的显微组织和性能。结果表明,冷轧变形增强了合金的抗拉强度和屈服强度,冷轧变形后形成的应力场有助于R相变的发生。随着退火温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度下降,伸长率增大;当退火温度高于650°C时,强度和伸长率趋于稳定。电阻-温度曲线表明,在升、降温过程中发生两阶段相变B2-R-B19′。随着退火温度的升高,合金的相变温度降低;当退火温度高于650°C时,相变温度趋于稳定。随着退火温度的升高,合金依次发生回复、再结晶和晶粒长大。     

Y_2O_3掺杂BaZrO_3显微组织演变及与钛熔体相容性

以BaCO_3、ZrO_2和Y_2O_3为原料的6种配比混合料在1200℃经固相合成Y_2O_3掺杂BaZrO_3粉体,并经冷等静压成型后在1750℃烧结成圆片。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)结合能谱分析(EDS)分析不同Y_2O_3掺杂量对BaZrO_3粉体组成及其对BaZrO_3圆片的显微组织结构和烧结性能的影响。结果表明:Y_2O_3掺杂BaZrO_3主要由BaZrO_3和Ba2YZr O6构成;随着Y_2O_3掺杂量的增加,Ba2YZr O6含量逐渐增加,并出现团聚现象;同时,BaZrO_3晶粒生长受到抑制,导致圆片表面疏松多孔,致密度降低。当原料摩尔比n(BaCO_3):n(ZrO_2):n(Y_2O_3)=0.48:0.47:0.1时,所获圆片相对密度达到97.1%。使用该配比粉料制备坩埚感应熔炼Ti Ni合金后,合金与坩埚无界面反应层存在,也未见明显坩锅组成元素向合金扩散现象,说明Y_2O_3掺杂BaZrO_3是一种非常有潜力的钛合金熔炼制备用耐火材料。     

LaAl_(1-x)Ga_xO_3非晶制备及性能研究（英文）

采用溶胶-凝胶法和无容器凝固技术制备了LaAl_(1-x)Ga_xO_3粉末和非晶。在B位,Ga~(3+)取代Al~(3+)的掺杂量从x=0增加到x=1.0。XRD结果表明,煅烧温度为850℃时,所有组分得到的粉体均为无杂相的钙钛矿相。XRD的数据也证明了实验制备的非晶球为非晶。随着Ga~(3+)含量的增加,100 k Hz的介电常数在15~19之间,对应的介电损耗小于0.007。所制备的非晶材料具有低至10~(-11 )A/cm~2的漏电流,同时呈现较高的折射率,在633 nm均大于1.8。     

不同加钛方式对ZA46合金组织及性能的影响（英文）

研究了3种加钛方式(添加低钛铝合金,铝钛中间合金和氟盐)对Zn-Al合金组织及性能的影响。结果表明,铸造过程中添加钛能有效地细化Zn-Al合金组织,其中低钛铝合金的细化效果最好。分析认为,其原因可能是由于在强大电磁场的搅拌作用下,Ti原子的均匀分布以及原位析出的异质形核质点的形核作用所致。由于晶粒的细化,增加了晶界面积,更有效地抑制了位错的通过,从而增强了基体的结合力。因而电解添加低钛铝合金的Zn-Al合金具有最高的力学性能和耐摩擦磨损性能。     

镍钛形状记忆合金获得优良记忆的工艺研究

采用正交试验法，研究了等原子比Ti-Ni形状记忆合金获得优良记忆效应的工艺措施，并分析了获得优良记忆效应的可能原因。     

自由锻Ti-Ni形状记忆合金的显微组织和超弹性（英文）

采用放电等离子烧结(SPS)法将元素钛粉和镍粉制备成Ti-51%Ni形状记忆合金(SMAs)。研究目的是采用自由锻二次加工以提高SPS合金的性能。对自由锻前后合金的显微组织、相变温度和超弹性进行比较。结果表明,自由锻可以显著提高Ti-Ni形状记忆合金的拉伸强度和形状记忆性能,自由锻后合金的韧性从6.8%提高到了9.2%,超弹性的应变范围从5%增加到7.5%,应变恢复速率从72%提高到92%。Ti-51%Ni合金显微组织中含有立方奥氏体相(B2)基体、单斜马氏体相(B19′)、第二相(Ti_3Ni_4,Ti_2Ni和TiNi_3)和氧化物相(Ti_4Ni_2O,Ti_3O_5)。自由锻后再经500°C时效处理的最终样品的马氏体相变温度向高温方向偏移,这是由于Ti_3Ni_4相(透射电镜下可以观察到)的析出而导致基体中Ni含量的减少。总之,自由锻可以提高Ti-51%Ni形状记忆合金的超弹性和力学性能。     

浸渍法制备多孔镍钛生物材料及性能

选用等原子比NiTi预合金粉末作为原料,以聚氨酯泡沫为模板,采用浸渍法制备了一种具有高孔隙率、孔径可控、孔隙三维连通且生物力学相容性优良的多孔镍钛合金材料。通过X射线衍射仪、体视显微镜、扫描电子显微镜及力学试验机,研究分析了两种不同型号有机模板(R2D25和DP91308)制备的多孔镍钛合金的物相组成、微观结构和力学性能。结果表明:有机模板浸渍法可以制备出高孔隙率且具有三维连通孔隙结构的多孔镍钛合金。两种模板对应的孔隙率分别为71.8%和63.8%,孔径分布在250~500μm和150~400μm之间,抗压强度分别为16.37和73.52MPa,弹性模量为0.51和2.45GPa,与人体骨组织的结构与性能相匹配。