TiNi基形状记忆合金的温度记忆效应研究进展

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形状记忆合金

形状记忆合金摘要：形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。

形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。

关键字：形状记忆合金制备应用研究进展1 形状记忆合金简介1.1 形状记忆材料是指具有形状记忆效应(shape memory effect，简称SME)的材料。

形状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。

通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)。

研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。

已发现的形状记忆合金种类很多，可以分为Ti-Ni系、铜系、铁系合金三大类。

目前已实用化的形状记忆合金只有Ti-Ni系合金和铜系合金。

到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

1.2 形状记忆合金效应分类1.2.1 单程记忆效应形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

1.2.2 双程记忆效应某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。

1.2.3 全程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

2 形状记忆合金的制备2.1 形状记忆处理形状记忆合金的制备通常是先制备合金锭，之后进行热轧、模锻、挤压，然后进行冷加工。

TiNi形状记忆合金连接的研究现状与展望

第15卷　第4期2008年12月兰州工业高等专科学校学报Journal of Lanzhou Polytechnic CollegeVol.15,No.4Dec.,2008文章编号:1009-2269(2008)04-0053-03TiNi形状记忆合金连接的研究现状与展望3王非森1,高　增2,文申柳1,陈　玲1(1.四川化工职业技术学院机电系,四川泸州　646000;2.河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作　454000)摘要:采用传统的焊接方法难以实现TiNi形状记忆合金的连接,限制了它的应用.对TiNi形状记忆合金的分类及性能进行概括,论述了目前熔化焊、固态焊和钎焊在TiNi形状记忆合金上的应用,并简要分析了现有连接方法的不足.关　键　词:TiNi形状记忆合金;记忆效应;连接技术中图分类号:T G457.19文献标识码:A TiNi形状记忆合金具有优异的形状记忆效应和超弹性,比强度高、抗腐蚀、抗磨损和生物相容性好等特点,在航空航天、原子能等领域有着广阔的应用前景.随着TiNi形状记忆合金的广泛应用,开展TiNi合金连接技术,提高形状记忆合金的焊性、获得优质焊接接头的研究工作显得更为重要和迫切.1　TiNi形状记忆合金的分类及性能 TiNi形状记忆合金按记忆效应可分为三种:1)单程记忆效应.较低温度下变形,加热后恢复变形前形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应.2)双程记忆效应.某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应.3)全程记忆效应.全程记忆效应[1]为,加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状.以上三种形状记忆合金均具有如表1、表2、表3的性能[2].表1　T iNi合金的物理性能密度/(g cm-3)熔点/℃比热溶J/(kg・k)线膨胀系数×10-6/℃热传导率w/(m・k)电阻比×10-6/Ωcm6～6.51240～131025～33100.2150～110表2　T iNi合金的力学性能硬度(HV)拉伸强度/MPa形状记忆合金屈服强度/MPa超弹性合金屈服强度/MPa延伸率(%)(马氏体相) 180～200(奥氏体相)200～350(热处理后)686～1078(未热处理)1274～1960(马氏体相)49～196(奥氏体相) 98～588(加载时)98～588(卸载时)0～29420～603收稿日期:2008-10-05作者简介:王非森(1982-),男,四川泸县人,助教.表3　T iNi合金的形状记忆性能相变温度(Ms点)/℃温度滞后/℃形状回复量(循环次数N)N<<105N=105N=107最大回复应力/MPa热循环寿命/次耐热性/℃-50～1002～306%以下2%以下0.5%以下588105～107～2502　TiNi形状记忆合金的连接现状对于TiNi形状记忆合金焊接性的研究,目前仅在氩弧焊、摩擦焊、电子束焊、激光焊、电阻焊和钎焊等领域进行了初步试验[3～5].Ti-Ni合金焊接接头不仅应保证具有一定的强度和塑性,而且要尽量保持它的记忆功能,所以,它比一般材料更难连接,连接工艺受到的限制也更多,这就给焊接技术带来了一定的困难.2.1　TiNi形状记忆合金的熔化焊TiNi形状记忆合金熔焊中存在的主要问题是[5～6]:1)由于N、O、H等的溶入使接头变脆;2)焊缝中产生的铸造组织严重阻碍马氏体相变而影响其形状记忆效应;3)热影响区晶粒长大破坏母材有序的点阵结构而影响其形状记忆效应;4)容易形成金属间化合物(如Ti2Ni、TiNi3),对接头的强度和形状记忆效应都有不良影响.文献[7]介绍了采用He气保护钨极电弧焊来连接Ti-Ni合金时,焊缝呈细的树枝状组织,接头的形状记忆效应和力学性能都不佳.而Akari[8]利用10kW CO2激光器连接厚度为3mm的Ni Ti 合金板,尽管焊件具有优异的形状记忆效应和超弹性,但接头拉伸强度较低.由于熔合区晶粒粗大,致使焊件断裂在焊缝金属中.文献[7]报道了有关电子束焊Ti-Ni合金焊接接头的力学性能,断裂发生于焊缝中部或焊趾部位半熔化区,焊趾部位有纵、横小裂纹存在,通过研磨能够去除裂纹,经过热处理后,晶粒明显细化,但没有研究其形状记忆效应.2.2　TiNi形状记忆合金的固态焊接固态焊接具有接头区金属微观结构变化小、能在较低的温度下获得焊接接头(相对于熔化焊)及没有熔融金属等优点,对于TiNi合金来讲,此方法是一种十分有发展潜力的焊接方法.Shinoda[9]采用摩擦焊和焊后热处理,成功连接了直径为6mm的TiNi金属棒,获得了良好的结果.摩擦焊时所用的顶锻压力为39.2～196.1M Pa.焊后热处理条件为:773K,30min,冰水淬火.焊接接头经热处理后,力学性能和形状记忆效应均很好,但不能保证工件结合面的几何精度.储能摩擦焊能够连接非轴对称的部件,但在焊接时需要施加一个高轴向力,快速的热循环和高轴向力将使受热变形的塑性金属挤出结合面,进而得到致密的接头,但这对TiNi合金的形状记忆效应会造成不利的影响[9].牛济泰等研究了直径为0.5mm的Ti-55. 2%Ni形状记忆合金丝网结构中的十字搭接头的点焊.试验中对比了精密时间控制的交流点焊和储能点焊两种工艺方法,并研究了氩气保护的影响.两种工艺方法所获得的焊接接头的形状记忆恢复率均可达到98%以上.力学性能方面交流点焊方法优于贮能脉冲点焊,交流点焊接头和储能脉冲点焊接头的最大抗剪强度分别为700M Pa和500M Pa,其最大抗拉强度分别为1200M Pa和1 000M Pa[10].扩散焊通过在高温下施加一定的压力实现材料的连接,被连接工件没有明显的宏观变形[11].在结合面处填加一种填充金属,这是连接形状记忆合金非常有潜力的方法.2.3　TiNi形状记忆合金的钎焊文献[12]报导了一种适于TiNi合金之间或与其它金属之间的连接软钎焊方法.此方法要求钎剂的活性温度及钎料熔化温度均低于TiNi合金的退火温度,以使母材的形状记忆性能和超弹性不受影响.T.Y.Yang等在红外线加热炉氩气流中以纯Cu和Ti-15Cu-15Ni箔片为钎料对Ti50Ni50形状记忆合金进行了钎焊,研究了钎缝的组织及接头的形状记忆特性.结果表明,采用纯Cu钎料时,钎缝由富Cu相、CuNi Ti(Δ)相和Ti(Ni,Cu)相组成,其中富Cu相在钎焊最初10s内就迅速消失,接头由CuNi Ti和Ti(Ni,Cu)共晶组织组成,且随钎焊时间的延长,CuNi Ti相逐渐减少,钎焊温度为1150℃、钎焊时间为300s时,钎焊接头・45・兰州工业高等专科学校学报第15卷在130℃形状回复率达99.9%,与母材相当,延长钎焊时间有助于提高接头形状回复率.而采用Ti -15Cu -15Ni 钎料时,接头形成Ti2(Ni ,Cu )脆性化合物相,使弯曲试验不能完成,该脆性化合物难以消除[13].3　结语 1)常规焊接方法难以精确控制TiNi 形状记忆合金焊缝的化学成分、微观组织和相变温度,难以获得与母材一致的等同形状记忆效应;2)固相连接方法如摩擦焊和电阻焊是很有潜力的。

TiNi形状记忆合金温控驱动元件的研制

忘），这样材料对原始形体就具有了永
成较大的冲击和震动。采用形状记忆合金
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使正逆过程和过程温度的对应关系稳定地保持不变（已形成的记忆不被遗即
维普资讯
中国科技信息２０年第１期０７３
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资助项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目
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特殊的热处理工艺，使合金材料中热弹性马氏体的相变过程与过程温度的变化具有紧密的相关性和可逆性。在热处理过程中，记忆合金材料中的热弹性马氏体
汽车用ＴＮ基形状记忆合金温控驱动器的研究》ｉｉ，项目编号：１１０１１８５３
主形状垂喜会
温控驱动元件的研制
石美玉崔宏耀黑龙江工程学院汽车工程系１０５００５
１引言

niti形状记忆合金热变形行为及变形机理的研究

niti形状记忆合金热变形行为及变形机理的研究Niti形状记忆合金热变形行为及变形机理的研究Niti形状记忆合金（SHM）是一类新型的复合材料，它具有优异的力学性能，包括柔韧性、可恢复性和耐腐蚀性。

由于其独特的物理特性，SHM已被用于许多应用，例如航空、军事等。

在这项研究中，我们将重点关注niti形状记忆合金的热变形行为，以及变形机理。

首先，让我们来看看niti形状记忆合金热变形行为。

通常情况下，当niti形状记忆合金置于高温（大于它的回复温度）时，它会产生塑性变形。

这种塑性变形是由于晶格网络中紧密层间化合物熔融，从而导致镁合金表面上形状的变化。

大多数情况下，niti形状记忆合金对于热变形行为的反应是立即的，并且表现出很高的可恢复性。

接下来，让我们来谈谈niti形状记忆合金变形机理。

首先，Niti形状记忆合金由双金属组成，比如钛(Ti)和镁(Mg)。

在标准温度下，这两种金属结合在一起，形成紧密层间化合物。

当niti形状记忆合金置于温度高于它的回复温度（300摄氏度）时，紧密层间化合物就会熔融，使Niti形状记忆材料易于克服晶格势能，从而实现了热变形。

在变形过程中，Ti和Mg的交换之间的回复势能抵消了扩散的势能。

当温度降低到回复温度时，紧密层间化合物将重新结合，从而使Niti 形状记忆合金恢复原状。

最后，Niti形状记忆合金具有优良的热变形行为，以及变形机理，我们可以将其用于许多应用，例如航空、军事等。

不仅如此，这种特殊合金的力学特性也可以用于控制复杂的结构变形，并且具有良好的耐腐蚀性。

因此，借助有效的研究，我们可以充分发挥Niti形状记忆合金的潜力，为我们提供更多的制造和应用机会。

钛镍形状记忆合金的研究进展

文献标识码: A
自 1963 年被美国海军武器实验室的 W. Buehler 等人[ 1] 发现钛镍形状记忆合金具有可逆马氏体相变导致形状记忆效应后, 引起了人们的极大兴趣, 并很快得到应用. 直至目前, 关于它的研究方兴未艾, 在 ICOMA T ( 马氏体相变国际会议) 、ECOM AT ( 欧洲马氏体相变会议) 、SM ST ( 形状记忆与超弹性国际会议) , SMM ( 形状记忆材料国际会议) 等会议上都占有很大比重, 在有关智能材料和结构方面的国际会议上也占有一定比重[ 2] . 另外, 国际上还不定期地举行有关钛镍及其他形状记忆合金的专题研讨会. 对钛镍合金开展了从基础到应用、从静态到动态、从定性到定量等全方位多角度的研究工作, 发表的论文数以万计, 申请的专利达两万多件. 现在, 钛镍合金以其奇异的形状记忆和超弹性等力学性能, 以及优异的抗化学腐蚀性能和生物相容性能而被广泛地应用于土木、机械、控制、电子等工程领域中, 如减震器、管结头、驱动器、微型继电器等; 应用于介入治疗、整形外科和牙科等医学领域中, 如腔道和血管支架、接骨固定器、牙齿矫形丝等[ 3- 5] . 本文从应用角度简要评述钛镍形状记忆合金的研究进展情况.
S1 Miyazaki[ 29] , P1 Filip[ 30] 等人对恒定应变循环加载条件下合金的超弹性行为进行了研究, 得出: 正相变 ( A y M) 应力下降, 逆相变( M y A) 应力升高, 超弹性滞后面积减小; 残余应变的累积使合金的超弹性稳定化, 这是由于微观组织中位错的堆积引起残余马氏体量的增加造成的. T1 Lim 等人[ 31] 的研究表明: 合金的超弹性与循环加载路径有关. 在给定某一应变值的条件下, 通过循环处理获得稳定超弹性, 当循环应变以小于此值加载时, 合金的超弹性不受影响; 但是, 当合金在更大应变值的条件下通过循环处理获得稳定超弹性时, 以前在小应变值时稳定的超弹性效应消失, 即合金的稳定超弹性与稳定化的路径有关.

TiNi合金冲击相变过程中温度变化规律的实验研究

第34卷第6期爆炸与冲击V o l.34,N o.6 2014年11月E X P L O S I O N A N DS HO C K WA V E S N o v.,2014文章编号:1001-1455(2014)06-0679-06D O I:10.11883/1001-1455(2014)06-0679-06 T i N i合金冲击相变过程中温度变化规律的实验研究*刘永贵,唐志平,崔世堂(中国科学技术大学中科院材料力学行为和设计重点实验室,安徽合肥230027) 摘要:针对初始S M E(s h a p em e m o r y e f f e c t)和P E(p s e u d o-e l a s t i c)状态T i N i合金试样,采用带有红外测温系统的S H P B冲击压缩装置,实时测量了冲击相变过程中两种材料试样表面瞬态温度,并根据实验结果计算了相应的温度变化㊂实验结果表明,冲击加载相变过程中,温度随相变应变的增大而升高,当应变最大时,温度最高;卸载过程中,对初始P E状态试样,温度降低,对初始S M E状态试样,温度保持最高温度不变或降低,这同加载最高温度有关;卸载完成后,两种试样温度均高于其初始温度㊂计算温度结果表明,相变耗散功对加㊁卸载相变过程中温度变化的作用不可忽略㊂关键词:固体力学;瞬态温度;红外测温;T i N i合金;实时;冲击相变;相变耗散功中图分类号:O347.1 国标学科代码:1301515 文献标志码:A通常,相变受温度和应力的双重控制㊂冲击加载时,由于时间极短可视为绝热过程㊂进入相变阶段,相变潜热的释放/吸收以及相变耗散功的共同作用,将会引起材料温度的变化,这种温度的变化反过来又会影响材料性能和瞬态响应[1-4]㊂可见,温度是相变过程中的一个重要物理参量,实时测量相变过程中温度变化是理解相变材料的热力学性能㊁分析相变过程中热和力的耦合作用的实验基础㊂目前,关于相变过程中温度变化规律的实验研究多集中在准静态[5-7],发现经过一次加㊁卸载循环后试样温度均低于初始温度,但对其物理机制的解释并没有形成一致的认识㊂冲击加载下的研究很少㊂C h e n W e i-n o n g等[8]曾尝试将热电偶埋入试件的预开孔中,得到了冲击压缩下T i N i合金的温度随试样应变变化的关系,但测到的温度变化量较小,而且在加载段温度已开始下降,作者解释为由于孔中产生应力集中和热传导的作用,说明该测温方法本身导致的应力集中可能影响了测温结果㊂红外测温技术由于其响应时间快和非接触性,已广泛应用于冲击力学领域[9-11]㊂但采用该技术对冲击相变过程中的实时温度变化规律的研究较少㊂本文中,采用带有红外测温系统的S H P B冲击压缩装置,实时测量室温下处于形状记忆状态和伪弹性状态的T i N i合金试样在加㊁卸载相变过程中的表面温度,研究其温度变化的规律,以及温度变化对材料相变力学性能的影响㊂1 实验材料试样为直径8mm㊁厚度6mm的T i N i合金圆柱体,经过不同的热处理过程,室温下试样有两种不同的热力学状态:形状记忆状态(S M E)和伪弹性状态(P E),初始相均为奥氏体相,其相应的热力学参数通过示差扫描量热实验获得,如表1所示㊂表1中,ρ为材料密度,L㊁c p代表相变潜热和质量定压热容,M s㊁M f分别为马氏体相变的起始和完成温度,A s㊁A f分别为奥氏体相变的起始和完成温度㊂实验装置有两部分组成[12]:一部分是常规⌀14.5mm钢材S H P B冲击压缩装置,其基本原理为一维应力波理论[13];另一部分是红外测温系统,其物理基础为斯特藩-玻耳兹曼定理[14]㊂正式实验前,需要在S H P B实验装置上对材料试样进行原位温度实验标定,建立示波器电压信号*收稿日期:2013-04-25;修回日期:2013-10-20基金项目:国家自然科学基金项目(11072240)作者简介:刘永贵(1982 ),男,博士研究生㊂和被测试样表面温度间的定量关系㊂标定的二次多项式拟合曲线为[12]:θ=24.40+8.54×10-2U -1.38×10-5U2(1)式中:θ为摄氏温度,℃;U 为电压,m V ㊂表1T i N i 合金基本热力学参数T a b l e 1P r o p e r t i e s o fT i N i a l l o y i n t h e e x pe r i m e n t 状态ρ/(k g ㊃m -3)L /(J ㊃g -1)c p (J ㊃g -1㊃℃-1)M s /℃M f /℃A s /℃A f /℃S M E 645012.900.5013.215.446.252.3P E64508.770.45-27.4-48.5-26.6-9.22 结果和分析共进行了6发实验,S M E 和P E 试样各3发,子弹材料为A 3钢,长度均为200mm ,表2给出了冲击压缩实验的条件和主要结果㊂表2中,v 0为碰撞速度,σt 为相变临界应力,εm 为最大相变应变,εr 为残余应变㊂图1为两种试样的典型应变和红外探测器记录波形,由其中的应变波形并根据一维应力波理论可得到对应的应力应变曲线,由红外探测器波形和温度-电压标定公式(1)可得到相应的温度响应㊂图2~3分别给出了S M E 和P E 试样的应力应变曲线和温度响应的实验结果㊂对比图2(a )和2(b)㊁图3(a )和3(b),得到相变过程中温度的变化规律,如图4~5所示㊂表2实验的参数和主要结果T a b l e 2E x p e r i m e n t a l pa r a m e t e r s a n dm a i n r e s u l t s 状态实验v 0/(m ㊃s -1)σt /M P a εmεr14.6115.80.0150.021S M E27.5115.80.0270.024312.7115.80.0420.033410.2589.50.0120.006P E514.5589.50.0300.010617.8589.50.0470.012图1T i N i 形状记忆合金试样的典型冲击压缩信号图F i g .1R a wd a t a o f s h o c kc o m p r e s s i o no fT i N i a l l o y s pe c i m e n 对初始S M E 状态的试样,其应力应变关系和实时温度曲线如图2所示㊂图2(a)中,随着撞击速度的增大,加载相变最大应变随之变大,但相变初始阈值应力基本不变㊂在图2(b)中,低速撞击(实验1)086爆炸与冲击第34卷下,温度从A 点开始升高,到B 点时温度最高(为约30.4℃),随后保持最高温度不变;随着撞击速度的增大(实验2),温度经过A D 段升高至37.5℃后略为降低,然后保持不变;当撞击速度进一步增大(实验3),温度先升高到约48.0℃,后降低至约31.0℃㊂上述温度变化的规律是同其加㊁卸载过程中相变变形有关的,图4表明:在3种不同撞击速度下,其温度变化均经历了加载马氏体相变过程的温度升高,并且分别在相变应变最大点B ㊁D ㊁F 处温度最高,但其卸载过程中温度变化是不同的㊂实验1(见图4(a ))中,卸载过程B C 近似为弹性卸载,温度保持最高加载温度基本不变;实验2(见图4(b))中,卸载时D E 温度略有降低;实验3(见图4(c ))中,卸载过程F G 温度显著降低,降低幅值约17℃,主要原因在于,其加载最高温度48℃超过了奥氏体逆相变开始的相变温度点A s =46℃,卸载时,发生部分马氏体到奥氏体的逆相变,导致卸载过程温度降低㊂图2初始S M E 状态试样的应力应变关系和实时温度F i g .2S t r e s s -s t r a i n c u r v e s a n d r e a l -t i m e t e m p e r a t u r e c u r v e s o f S M Es p e c i m e n s 由图3(a )可知:对初始P E 状态试样,相变初始阈值应力基本不随撞击速度的增大而升高,如A 点所示,为约589M P a ,并且存在不同程度的残余应变,具体大小见表2㊂对实验试样回收观察发现,室温下,8~12h 后,残余变形基本恢复,说明其残余应变为马氏体相应变㊂在图3(b )中,3次实验温度变化均是一个先升温(A B ㊁A D 和A F 段)后降温(B C ㊁D E 和F G 段)的过程,并且随着撞击速度的增大,最高加载温度(B ㊁D 和F 点)和卸载完成温度(C ㊁E 和G 点)随之升高㊂图5表明,温升为相应的加载相变过程,温降为卸载逆相变过程,并且在加载相变应变最大时,温度最高,这同文献[8]中结果不同;经过一个加㊁卸载循环后,试样温度高于其初始温度,这同准静态实验结果[5-7]不同,原因在于相变耗散功和残余相变潜热的共同作用㊂图3初始P E 状态试样的应力应变关系和实时温度F i g .3S t r e s s -s t r a i n c u r v e s a n d t e m p e r a t u r e c u r v e s o fP Es p e c i m e n s 186 第6期刘永贵等:T i N i 合金冲击相变过程中温度变化规律的实验研究图4初始S M E 状态试样的冲击相变过程温度变化F i g .4T e m p e r a t u r e c h a n g e o f S M Es pe c i m e n s i n t h e p r o c e s s of p h a s e t r a n s f o r m a t i on图5初始P E 状态试样的冲击相变过程温度变化F i g .5T e m p e r a t u r e c h a n g e o fP Es p e c i m e n s i n t h e p r o c e s s o f p h a s e t r a n s f o r m a t i o n由图2~3可知,T i N i 合金冲击相变过程存在温度的变化,并且温度的高低同相变应变有关㊂由从能量守恒,引起材料温度变化的热量来自于两部分:一部分是相变潜热,另一部分是相变耗散功㊂冲击加载时,一般不考虑试样内的热传导和试样与外界的热流作用,其温度变化规律遵从能量守恒定律:ρc p ̇T =ασ̇εp +L ̇z (2)式中:T 为绝对温度,σ㊁εp分别为应力和相变应变,ρ㊁c p ㊁α㊁L 分别为材料密度㊁质量定压热容㊁相变耗散功热转化系数和相变潜热;z 为新相体积分数,z =εp /εl ,εl 为相变完成应变,为约0.048㊂286爆炸与冲击第34卷对公式(2)积分,可得:T -T 0=W +Q ρc p W =∫σd εp, Q =∫L εl d εp (3)式中:W 为相变耗散功,即应力应变曲线下所围面积;Q 为相变潜热,其大小近似同相变应变成正比㊂表3给出了由公式(3)计算得到的结果和通过标定公式(1)换算得到的测量温度,计算时,α取0.9㊂表3中,θm 为最大加载温度,θu 为卸载温度,θ1为耗散功产生的温升,θ2为相变潜热产生的温升㊂由表3可知,加载相变耗散功温升在初始S M E 状态下为相变潜热温升的1/8~1/5,而在初始P E 状态下其贡献同相变潜热几乎相当,因此相变耗散功对温度变化的贡献不可忽略㊂由计算温度可以看到,两种材料试样卸载后温度均高于初始温度(24℃),但其物理机制不同:对S M E 试样,其主要原因在于加载释放的相变潜热的贡献;而对P E 试样,在于经过一个加卸载循环后的相变耗散功和残余相变应变引起的部分相变潜热的共同作用㊂对比加㊁卸载相变过程测量温度和计算温度,两者基本一致,说明红外瞬态测温的方法用于材料冲击变形过程中实时温度测量是可行的㊂表3测量和计算的温度T a b l e 3M e a s u r e da n d c a l c u l a t e d t e m pe r a t u r e s 状态实验测量θm /℃θu/℃计算θ1/℃θ2/℃θm /℃θu/℃130.430.41.08.033.033.0S M E237.535.52.213.339.536.8348.041.04.620.048.642.2433.325.62.75.332.025.1P E543.330.27.410.642.030.8651.232.510.916.651.533.93 结论(1)T i N i 合金试样冲击相变过程中存在温度的变化㊂加载过程中,温度随着相变应变的增大而升高,应变最大时,温度最高㊂卸载过程中:若为初始P E 状态试样,则温度先降低后保持一定温度基本不变;若为初始S M E 状态试样,卸载过程温度变化规律同加载最高温度有关㊂(2)定量温度计算结果表明,相变耗散功对相变加㊁卸过程中温度变化的作用不可忽略,尤其是对初始P E 状态试样㊂(3)冲击相变过程温度的变化对材料的热力学性能和瞬态响应有影响㊂初始S M E 状态试样的温度效应体现在,温度的升高可改变其加载后的状态和卸载路径,使其从S M E 状态变为P E 状态,从弹性卸载变为部分逆相变卸载,而初始P E 状态材料试样在相变过程中温度的变化改变了其加㊁卸载路径㊂参考文献:[1] S h a wJA ,K y r i a k i d e sS .T h e r m o -m e c h a n i c a l a s p e c t s o fN i T i [J ].J o u r n a l o f t h eM e c h a n i c s a n dP h y s i c so f S o l i d s ,1995,43(8):1243-1281.[2] V i t i e l l oA ,G i o r l e oG ,M o r a c eRE .A n a 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n g s :E x p e r i -386 第6期刘永贵等:T i N i 合金冲击相变过程中温度变化规律的实验研究486爆炸与冲击第34卷 m e n t a l a n a l y s i s a n d c o n s t i t u t i v em o d e l i n g[J].I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fP l a s t i c i t y,2011,27:1959-1980.[7] G a d a j SP,N o w a c k iW K,P i e c z y s k aE A.T e m p e r a t u r ee v o l u t i o n i nd e f o r m e ds h a p em e m o r y a l l o y[J].I n f r a r e dP h y s i c s&T e c h n o l o g y,2002,43(3):151-155.[8] C h e n W e i-n o n g,S o n g B o.T e m p e r a t u r e d e p e n d e n c e o f aN i T i s h a p em e m o r y a l l o y’s s u p e r e l a s t i c b e h a v i o r a t a h i g hs t r a i n r a t e[J].J o u r n a l o fM e c h a n i c s o fM a t e r i a l s a n dS t r u c t u r e s,2006,1(2):339-356.[9] H o d o w a n y K R.O n t h e c o n v e r s i o no f p l a s t i cw o r k i n t oh e a t[D].C a l i f o r n i a I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y,1997.[10] M a s o n J J,R o s a k i sAJ,R a v i c h a n d r a nG.O n t h e s t r a i n a n d s t r 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t a l s t u d y o n t e m p e r a t u r e e v o l u t i o no fT i N i a l l o yd u r i n g s h o c k-i n d u ce d p h a s e t r a n sf o r m a t i o n*L i uY o n g-g u i,T a n g Z h i-p i n g,C u i S h i-t a n g(C A SK e y L a b o r a t o r y o f M e c h a n i c a lB e h a v i o ra n dD e s i g no f M a t e r i a l s,U n i v e r s i t y o fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y o f C h i n a,H e f e i230027,A n h u i,C h i n a)A b s t r a c t:A i m e d t o t w ok i n d s o fT i N i a l l o y,t h a t i s,i n i t i a l s h a p e-m e m o r y e f f e c tT i N i a l l o y a n d p s e u-d o-e l a s t i cT i N ia l l o y,t h et r a n s i e n tt e m p e r a t u r e sa tt h es u r f a c e so f t h e T i N ia l l o y s p e c i m e n s w e r e m e a s u r e dd u r i n g d y n a m i c d e f o r m a t i o n i n r e a l t i m e b y u s i n g t h e c o m p r e s s i o n s p l i tH o p k i n s o n p r e s s u r e b a r d e v i c ew i t ha n i n f r a r e dd e t e c t o r s y s t e m.A n d t h e c o r r e s p o n d i n g t e m p e r a t u r e c h a n g e sw e r e c a l c u-l a t e da c c o r d i n g t ot h ee x p e r i m e n t a l s t r e s s-s t r a i nc u r v e s.T e m p e r a t u r e-m e a s u r e m e n tr e s u l t s i n d i c a t e t h a t s i g n i f i c a n t t e m p e r a t u r e c h a n g ew a s o b s e r v e d i n t h e p r o c e s s o f p h a s e t r a n s f o r m a t i o n.S p e c i f i c a l l y, d u r i n g l o a d i n g,t h e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e dw i t h t h e i n c r e a s i n g o f t h e p h a s e t r a n s f o r m a t i o n s t r a i n,a n d r e a c h e d i t s h i g h e s t a t t h e h i g h e s t p h a s e t r a n s f o r m a t i o n s t r a i n s.W h i l e d u r i n g u n l o a d i n g,f o r t h e i n i t i a l p s e u d o-e l a s t i c s p e c i m e n s,t h e t e m p e r a t u r ed e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y,i nc o n t r a s t,f o r t h e i n i t i a l s h a p e-m e m o r y e f f e c t s p e c i m e n s,t h e t e m p e r a t u r ek e p t t h eh i g h e s t t e m p e r a t u r e c o n s t a n t o rd r o p p e d,w h i c h i s d e p e n d e do n t h e h i g h e s t l o a d i n g t e m p e r a t u r e.A f t e r a c y c l e o f l o a d i n g/u n l o a d i n g,t h e t e m p e r a t u r e s o f t h e s p e c i m e n sw i t h t w o i n i t i a l s t a t e s a r e h i g h e r t h a n t h e i r i n i t i a l o n e s.T h e c a l c u l a t e d r e s u l t s s h o w t h a t t h e e f f e c t o f t r a n s f o r m a t i o nd i s s i p a t i o nw o r ko n t h e t e m p e r a t u r e c h a n g e c a nn o t b e i g n o r e d. K e y w o r d s:s o l i d m e c h a n i c s;t r a n s i e n t t e m p e r a t u r e;i n f r a r e dt e m p e r a t u r em e a s u r e m e n t;T i N i a l l o y; r e a l t i m e;s h o c k e d-i n d u c e d t r a n s f o r m a t i o n;t r a n s f o r m a t i o nd i s s i p a t i o nw o r k* R e c e i v e d25A p r i l2013;R e v i s e d20O c t o b e r2013S u p p o r t e db y t h eN a t i o n a lN a t u r a l S c i e n c eF o u n d a t i o no fC h i n a(11072240)C o r r e s p o n d i n g a u t h o r:T a n g Z h i-p i n g,z p t a n g@u s t c.e d u.c n(责任编辑丁峰)。

TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究

TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究摘要：本文研究了一种新型的TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构及其性能。

采用真空感应熔炼、铸造、热处理等工艺制备了不同组织结构的TiNiFe合金，利用恒定应变速率拉伸测试机探究了不同条件下的本构关系、形状记忆性能和压缩塑性。

结果表明，TiNiFe合金由左旋单斜晶系转变为正交晶系时，形状记忆率明显提高且循环稳定性也得到了显著改善。

适当的热处理和应力域能够促进TiNiFe合金的形状记忆效应，在低温下更加明显。

此外，合金的塑性和强度分别受到孪生和位错的减弱和增强。

本文对于深入了解TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构、形状记忆性能及其机理具有参考价值。

关键词：TiNiFe合金；低温形状记忆；组织结构；形状记忆率；塑性TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究1. 前言随着现代科学技术的发展，形状记忆合金这一特殊的合金材料正受到越来越广泛的关注。

形状记忆合金的研究在很大程度上推动了新材料领域的发展和进步，其应用前景广阔。

TiNi合金是一种具有形状记忆特性的合金，其在机械、医学等领域应用广泛。

TiNi合金的形状记忆效应随温度变化而改变，但在低温下效应不明显，这限制了其在一些极端环境下的应用。

TiNiFe合金由于添加了Fe元素，在低温下具有更明显的形状记忆效应，因此是一种极具潜力的新型低温形状记忆合金材料。

本文研究了TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构、形状记忆性能及其机理，旨在深入了解掌握这种新型形状记忆合金的相关特性，为其应用和进一步改进提供理论和实验基础。

2. 实验方法2.1 材料制备本实验采用真空感应熔炼、铸造、热处理等工艺制备了不同组织结构的TiNiFe合金。

所用元素的纯度均为99.99%。

熔炼时采用负压熔炼，铸造采用废料肋铸造。

得到不同的晶体结构并分别进行测试。

其中，不同材料分别为Ti51Ni49、Ti50Ni44Fe6、Ti50Ni35Fe15、Ti50Ni30Fe20、Ti50Ni20Fe30。

TiNi和TiNiCu记忆合金薄膜的温度记忆效应研究

、１７Ｎｏ１，．０３．Ｊ．ｏ８ｎａ２ｏ
电子信息材料与器件・
Ｔｉｉｉｕ和ＴＮＣ记忆合金薄膜的温度记忆效应研究
余华军，封向东２，王治国，傅永庆。，祖小涛
（．电子科技大学应用物理学院成都１６０５；２１０４．四川大学物理科学与技术学院成都６０６；１０４
３ＤｅａｔｎｆｎｉｅｒｇＵｉｅｉｆａｒｇｍｍｐｔｎＳｅｔＣ２ＩＺＣｂｉｇ，Ｋ）．ｐｒｍｅｔＥｇｎｅｎ，ｎｖｒｔｏＣｍｂｉｅｏｉｓｙｄＴｍｇｏｔｅ，Ｂ，Ｐ，ａｒｅＵｒｍｄ
【摘要】在形状记忆合金的相变过程中，果温度至后停止升温，并降温至马氏体相变结束温度脑以下，则在下一如次完全相变循环中出现动力学停顿，而这一动力学停止温度点与上次的停止温度密切相关，这一现象被称为温度记忆效应．该文通过示差扫描量热法对ＴＮｉｉＣ合金薄膜进行一次或连续几次不完全相变，系统地研究了温度记忆效应．结果表明，ｉ和ＴＮｉｕ不仅温度记忆效应是形状记忆合金固有现象，而且温度记忆效应与马氏体变体闻的弹性能及母相和马氏体相之间的共格应变
ＡｂｔａｔｆｖｒｅｔｎｆｒｔｎｏｓａｅｍｏｙａｌＳｓｃＩｒｅｓａｓｏｍａｉｆｐｒａｅｒｏａｈｍｅｒｌｙ（ＭＡ）ＳｌｓｄａａｅｅａｕｅｂｔｅｎｏｉａｅｔｍｐｒｔｒｅｗｅＴｅｔｔＡｎｆｓ＜哇ａｄｃｏｅｅｏ，ｉｅｉｓｐｗｌａｐａｅｅｔｏｌｅｒｓｒｔｎｃｃｅＴｅｓｄ＜：ｆｎｏｌｄｂｌｗＭｒｋｎｔｏｉｐｅｒｔｘｍｐｅａｆｍａｉｙｌ．ｈａＡ，）ａｃｔｌｎｉｈｎｃｔｔｎｏｏ

Ti-Ni基形状记忆合金综述

Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。

关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。

新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。

形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。

目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。

TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。

然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。

腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。

因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。

从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。

在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。

不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。

形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。

在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。

应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

2 相关概念2.1 形状记忆效应一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。

TiNi系形状记忆合金的记忆原理及其应用现状

TiNi系形状记忆合金的记忆原理及其应用现状TiNi合金是一种拥有良好形状记忆效应的记忆合金，它在低温相下发生适当的变形后，加热到某一温度（逆相变点）之上，发生逆相变的同时能够回复到变形前的形状。

对TiNi合金的形状记忆原理、特性及其在各个领域的应用进行了较为系统的描述。

标签：TiNi合金；形状记忆效应；记忆合金1 引言形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）作为一种新型的功能材料，近些年受到人们广泛的关注。

形状记忆合金主要有TiNi基，Cu基，Fe基和铁磁SMA等，它们发生形状记忆效应的机制不尽相同。

其中热弹性马氏体相变机制的TiNi基形状记忆合金因具有优良的形状记忆特性、超弹性和循环寿命等优点，是目前研究最深入、商业应用最广泛的SMA。

TiNi合金是迄今为止发现的形状记忆合金中记忆特性最好的一种，具有独特的超弹性、形状记忆性能、高强度、低模量和耐腐蚀性能。

与铜基记忆合金相比，TiNi合金晶粒较小，抗疲劳性能更高，记忆性能更加稳定。

对TiNi系记忆合金的研究可以追溯到1963年，美国海军武器实验室的Buehler等人发现等原子比的Ti-Ni合金具有非常良好的形状记忆功能。

随后，1969年，Raychem公司第一次将Ti-Ni系记忆合金制作成管接头，应用在美国F14战斗机上，这一应用，掀起了国际上对记忆合金研究与开发的热潮。

近些年来，对TiNi系记忆合金及其应用的研究已经取得了非常大的突破。

本文综合评述了TiNi系记忆合金的记忆原理、优点、应用现状以及其未来发展前景。

2 TiNi形状记忆合金的记忆原理形状记忆合金（shape memory alloy）简称SMA，它处于正相变温度（正相变点）以下时，受适当力产生变形之后，当加热到临界温度（逆相变点）之上，发生逆相变的同时恢复其原始形状，这种现象称之为形状记忆效应，它是某些呈现马氏体相变的合金所具有的一种奇特的性能。

TiNi系记忆合金可以感知到温度的变化，并且它能随着温度的变化发生相变，将热能转化成机械能，输出外力、位移、储存并且释放能量。

Ni-Ti基形状记忆合金的研究与应用

｝名＼｝气＼｝气＼｝‘＼｝｛ｑ，ｉ吧／｝“一综述～Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金的研究与应用秦桂红，严彪，殷俊林（同济大学材料科学与工程学院、上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海２０００９２）摘要：Ｎｉ—Ｔｉ合金是一种性能优良的形状记忆材料。

本文主要介绍了它的基本特性、相图和马氏体晶体结构，并简单介绍了Ｎｉ—Ｔｉ—ｃｕ和Ｎｉ—Ｔｉ—Ｎｂ两种具有代表性的Ｎｉ—Ｔｉ基合金，以及Ｎｉ—Ｔｉ基合金在工程和医学中的应用。

关键词：Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金；相图；马氏体晶体结构；应用中图分类号：ＴＢｌ４６文献标识码：Ａ文章编号：１００８－１６９０（２００４）０４－－００１２－００５ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＮｉ—ＴｉＢａｓｅｄＳｈａｐｅＭｅｍｏｒｙＡｌｌｏｙｓＱＩＮＧｕｉ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＢｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎ－ｌｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ舀ｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２；ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡ＆ＤｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭｅｔａｌｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ—Ｔｉａｌｌｏｙｉｓａｋｉｎｄｏｆｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉａｌｌｏｙ．Ｎｉ－Ｔｉ－ＣｕａｎｄＮｉ—Ｔｉ—ＮｂａｌｌｏｙｓａｓｔｙｐｉｃａｌＮｉ—ＴｉａｌｌｏｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄｈａｖｅｂｅｅｎｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＫｅｙＷｏｒｋｓ：Ｎｉ－Ｔｉｂａｓｅｄｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｈｏｙ；ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ；ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１前言Ｎｉ—Ｔｉ形状记忆合金是６０年代发展起来的一种新型功能材料，它也是所有记亿合金中记忆性能最好、最稳定、发展最早、研究最全面的合金，即使是多晶合金也具有８％的超弹性，而回复应力可达５００ＭＰａ。

TiNiAl合金形状记忆及超弹性效应研究

维普资讯
助
材
料
２０年第６３）０６期（卷７
ＴｉＡ１金形状记忆及超弹性效应研究Ｎｉ合
刘晓山，国求，成澍，何陈胡魏
（同济大学材料学院金属研究所，上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海２０９）００２
图２由开放角来计算恢复率的示意图
Ｆｉｅｓｒｍｅｔｏｅｏｅｙｒｔａｅｎｔｅ０ｇ２Ｍａｕｅｎｆｒｃｖｒａｅｂｓｄｏ一ｈ
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温度
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３０１０２
超弹性效应。本文的研究工作对进一步完善ＴＮｉ１ｉＡ合金在形状记忆应用上的研究具有重要的参考价值。
摘要：研究了不同热处理制度对ＴＮｉ合金的形ｉＡｌ
所示的方法测试其形状记忆恢复率叫。其中０为室温
状记忆恢复率的影响，出了适宜的时效处理温度和得
时间。通过对合金相转变温度的测定发现Ａｌ加入的大大降低了Ｔｉ合金的相转变温度，金的成分对其Ｎｉ合

niti基形状记忆合金加工工艺研究的现状和发展趋势

尼钛基形状记忆合金（Nitinol）是一种具有形状记忆和超弹性特性的金属材料，由镍和钛组成。

它能够在经历形状变化后恢复其原始形状，并且具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。

由于其独特的性能，尼钛基形状记忆合金在许多领域具有广泛的应用潜力，例如医疗器械、航空航天、汽车工业等。

目前，尼钛基形状记忆合金加工工艺的研究已经取得了一些重要进展。

以下是该领域的一些现状和发展趋势：1. 加工方法和工艺优化：为了满足不同应用场景的需求，研究人员一直在探索和优化尼钛基形状记忆合金的加工方法和工艺。

传统的热处理方法如回火、时效等被广泛应用，同时也涌现出了一些新的加工方法，如激光加工、电子束加工等，以提高加工效率和产品质量。

2. 材料微观结构与性能关系的研究：尼钛基形状记忆合金的性能与其微观结构密切相关。

研究人员致力于深入理解材料的晶体结构、相变行为和相互作用规律，以实现对材料力学性能、形状记忆特性和超弹性特性的精确控制。

3. 新型材料设计与合成：为了进一步拓展尼钛基形状记忆合金的应用领域和提高其性能，研究人员正在开发新型合金体系和改进合金配方。

例如，引入其他合金元素、调节合金比例和微量添加剂等手段，可以改善材料的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性等。

4. 多功能复合材料的应用：尼钛基形状记忆合金与其他材料的复合应用也是一个研究热点。

通过与聚合物、陶瓷等材料的复合，可以实现尼钛基形状记忆合金的功能多样化，如光学、电磁和生物医学等方面的功能。

未来，尼钛基形状记忆合金加工工艺的发展趋势可能包括以下几个方面：1. 精确控制材料性能：通过深入研究尼钛基形状记忆合金的微观结构和物理机制，进一步提高材料的力学性能和耐腐蚀性能，并实现对形状记忆和超弹性特性的精确控制。

2. 新材料的发展：引入新的合金体系、添加剂和复合材料等，以改善尼钛基形状记忆合金的性能和功能。

例如，开发更高强度、更耐腐蚀或具有特殊功能的新型合金材料。

3. 加工工艺的创新：继续改进现有的加工方法和工艺，提高加工效率和产品质量。

NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展

材料工程第49卷第3期2021年3月第1—13页Journal of Materials EngineeringVol.49No.3 Mar.2021pp.1―13NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展Research progress in elastocaloric effect and itsapplication of NiTi-based shape memory alloys朱雪洁S钟诗江S杨晓霞2,张学习S钱明芳S耿林1(1哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001;2山东大学材料科学与工程学院，济南250014)ZHU Xue-ie1,ZHONG Shi-iang】,YANG Xiao-xia2,ZHANG Xue-xi1,QIAN Ming-fang1,GENG Un1(1School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute ofTechnology?Harbin150001,China2School of Materials Scienceand Engineering,Shandong University?J inan250014,China)摘要：NiTi合金作为性能最优异的形状记忆合金之一，已经广泛应用于航空航天、电子、建筑、生物医学等领域。

近年来，NiTi基合金极佳的力学性能、巨大的弹热效应和良好的机械加工性使其在弹热制冷领域引起了广泛关注。

然而，传统NiTi二元合金超弹性应力滞后大，超弹性和弹热效应循环稳定性差，达不到实际应用所需的长期服役要求。

本文介绍了NiTi基合金的弹热效应研究进展，从掺杂合金元素、热机械处理、改变制备方法等角度综述了近几年NiTi基合金弹热效应改进优化的研究进展，同时本文也简要介绍了已经开发的基于NiTi基合金的弹热装置或原型机。

但是目前NiTi基合金弹热材料的研究和原型机的开发仍处于实验阶段，实现其商业化应用需要进一步深入研究和优化，未来前者研究重点将集中在材料小型化、合金化或特殊处理及改变循环方式等方面，后者也将从提高热量传输效率、加强热量交换、减小摩擦等损耗、改进机械负载和循环模式等方面不断优化和完善。

Ti-Ni基形状记忆合金综述

新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。

形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。

目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。

TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。

然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。

因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。

从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。

在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。

不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。

形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。

在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。

应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

2 相关概念2.1 形状记忆效应一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。

TiNi和TiNiCu记忆合金薄膜的温度记忆效应研究

第37卷第1期电子科技大学学报 V ol.37 No.1 2008年1月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Jan. 2008·电子信息材料与器件·TiNi 和TiNiCu 记忆合金薄膜的温度记忆效应研究余华军1，封向东2，王治国1，傅永庆3，祖小涛1(1. 电子科技大学应用物理学院成都 610054; 2. 四川大学物理科学与技术学院成都 610064; 3. Department of Engineering, University of Cambridge Trumpington Street, CB2, 1PZ, Cambridge, UK)【摘要】在形状记忆合金的相变过程中，如果温度升至T S 后停止升温，并降温至马氏体相变结束温度M f 以下，则在下一次完全相变循环中出现动力学停顿，而这一动力学停止温度点与上次的停止温度密切相关，这一现象被称为温度记忆效应。

该文通过示差扫描量热法对TiNi 和TiNiCu 合金薄膜进行一次或连续几次不完全相变，系统地研究了温度记忆效应。

结果表明，不仅温度记忆效应是形状记忆合金固有现象，而且温度记忆效应与马氏体变体间的弹性能及母相和马氏体相之间的共格应变密切相关。

关键词示差扫描量热法; 不完全相变; 温度记忆效应; TiNi(Cu)形状记忆合金薄膜中图分类号 TG139+.6 文献标识码 AStudy of Temperature Memory Effect in TiNi-Based Shape MemoryAlloys Thin FilmsYU Hua-jun 1，FENG Xiang-dong 2，WANG Zhi-guo 1，FU Yong-qing 3，ZU Xiao-tao1(1. Department of Applied Physics, University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054;2. College of Physical Science and Technology, Sichuan University Chengdu 610064;3. Department of Engineering, University of Cambridge Trumpington Street, CB2, 1PZ, Cambridge, UK)Abstract If a reverse transformation of a shape memory alloy (SMA) is arrested at a temperature T s betweenA s and A f (A s <T s <A f ) and cooled below M f , a kinetic stop will appear in the next complete transformation cycle. The kinetic stop temperature is closely related to the previous arrested temperature. This phenomenon is named temperature memory effect (TME). In this work, the temperature memory effect in TiNi and TiNiCu thin films is systematically investigated by performing either a single incomplete cycle, or a sequence of incomplete cycles with different arrested temperatures. Results show that the TME is a common phenomenon in shape memory alloy, and is related to both the strain energy between martensites and coherent strain between parent phase and martensite.Key words differential scanning calorimetry; incomplete transformation; temperature memory effect; TiNi(Cu) shape memory alloy thin films形状记忆合金(shape memory alloy ，SMA)是一种新型的功能性材料，因其具有独特的形状记忆效应(shape memory effect ，SME)和超弹性(superelasticity)而得到广泛的研究和应用[1-2]。

形状记忆合金研究进展与高熵形状记忆合金

形状记忆合金研究进展与高熵形状记忆合金
高晓轲;安旭龙;孙文文
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、良好的耐蚀性及力学性能等,是一种极具发展潜力和应用价值的功能材料,形状记忆合金自研发之初就受到了人
们的广泛关注,目前已在诸多领域得到了广泛应用。

系统总结了形状记忆合金的种类、制备方法、主要应用领域和最新的研究成果等,重点综述了目前研究的热点——高熵形状记忆合金的研究进展,并从合金成分、热机械处理、相结构3方面阐明
了影响高熵形状记忆合金性能的因素,理清了阻碍形状记忆合金发展的主要因素,分
析了高熵形状记忆合金的研究价值,并对形状记忆合金的未来发展方向进行了展望。

【总页数】12页(P124-135)
【作者】高晓轲;安旭龙;孙文文
【作者单位】东南大学材料科学与工程学院;常州大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG139.6
【相关文献】
1.TiNi基形状记忆合金的温度记忆效应研究进展
2.用钛合金化开发具有高马氏体
转变温度形状记忆新合金3.机械合金化和粉末冶金法制备Fe-Mn-Si基形状记忆合
金的研究进展4.镍钛形状记忆合金/钛合金异种材料焊接研究进展5.形状记忆高熵合金的研究进展与展望
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tinihf高温形状记忆合金

tinihf高温形状记忆合金
高温形状记忆合金（High-temperature shape memory alloy）是一种特殊的合
金材料，具有在高温环境下表现出形状记忆效应的能力。

该合金通常由镍、钛、铝等元素组成，并且经过特殊的热处理工艺来调整其晶体结构。

高温形状记忆合金在高温下可以经历可逆的塑性变形，并且在恢复到原始形状
时能够释放储存的应变能量。

这种材料的独特性质使其在许多领域具有广泛的
应用潜力。

首先，高温形状记忆合金在航空航天领域有着重要的应用。

由于航空航天器在
高温环境下工作，这种合金可以用于制造高温下的结构件和连接件，如高温密
封件、弹性支撑件等。

它们可以根据环境温度的变化自动调整形状，提高系统
的可靠性和性能。

其次，在能源领域，高温形状记忆合金也有着广泛的应用前景。

例如，在发电
厂的汽轮机中，合金材料可以用于制造叶片和叶盘，以适应高温和高压的工作
环境。

这种材料的使用可以提高发电效率并延长设备的使用寿命。

此外，高温形状记忆合金还在医疗器械领域得到应用。

例如，在心脏支架和血
管扩张器等医疗器械中，合金材料可以通过热激活的形状记忆效应，实现精确
的植入和展开，从而治疗心血管疾病。

总的来说，高温形状记忆合金是一种具有特殊性能的合金材料，其在航空航天、能源和医疗器械等领域具有广泛的应用前景。

通过充分发挥其形状记忆效应和
高温稳定性，这种材料可以为各个领域带来创新和进步。

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再次加热至Ａ温度以上使之完全发生马氏体逆转变ｆ
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图１形状记忆合金相变过程的不完全相变循环过程示
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文章编号：１０．７１０７增刊．２０００１９３（０）２３１．５
究新进展，细阐述了下列４种具有不同马氏体相变特详征类型的ＴＭＥ：（）１逆相变特征为单斜结构马氏体向奥氏体转变（９Ｂ）过程；（）相变特征为正交结Ｂ１２２逆构马氏体向奥氏体转变（９－２Ｂ１－Ｂ）过程；（）－￣３逆相变特征为单斜结构马氏体经过Ｒ相向奥氏体转变；（）４形变
（ｔ３。其中Ｓｅ和ＳｅＳｅ）ｐｔ１ｐｔ２过程称之为逆相变过程ｐ
中的一次不完全相变循环，Ｓｅ过程称之为逆相变过ｔ３ｐ程中的第二次完全相变加热。在Ｓｅ３加热过程中逆相ｔｐ变在温度将会出现相变速率极小值的现象，即Ｔ【也有文献报道称之为ＴＭＥｔｅｍａａｒｓＭＥ，Ａ（ｒｌｒｅｔｈｍｍｏｙｅｆｔ象或Ｓｅｒｆｃ）ｅ现ＭＡＲ（ｔ．ｉａｔｎｉｏＴｓｐｗｓｍｒｓｅｔｅｅｅｔ
摘要：ＴＮ形状记忆合金经过一次不完全相变循环ｉｉａｓｎｔｒｖｒｂｅｔｎｆｒｔｎ现象［０ｕｔｉｅｅｓｌｒｓｍａｏ）ｅｅｉａｏｉ９１，。与此相对１
后将对随后的相变过程产生很大的影响，因此近年来由
应，图ｌ）（为冷却过程中的不完全循环示意图。ｂ
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财
许
２０年增刊（）０７３卷８
ＴＮ基形状记忆合金的温度记忆效应研究进展ｉｉ
何向明，李明升，多树旺，向军淮，张荣发
（江西科技师范学院江西省材料表面工程重点实验室，江西南昌３０１）３０３
本文综述了近年来ＴＮ基形状记忆合金的ＴｉｉＭＥ研
不完全相变诱发的特殊的温度记忆效应（ｅｐｒｔｒＴｍｅａｅｕ
ＭｅｒｆｃＴｍｏｙＥｅｔＭＥ）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处被中断，而后冷却到马氏体相变终了温度以下，在随后
后的ＴＮｉ记忆合金具有应力诱发马氏体（向马氏ｉ基取体）逆相变特征。
ｆＩａ砌 ‘ ｆ
ｓ柏３ｔｓ柏２ｔ
１
Ｉｅｔｎ－ａｉｇｌ
１引言
形状记忆合金因其具有可贵的记忆原始形状的性能，且具有驱动功能和超弹性，目前已获得广泛应用。ＴＮｉｉ基记忆合金的任何应用都与奥氏体和马氏体或Ｒ相间的相变有关ｕ。ＴＮｉ】ｉ基形状记忆合金马氏体相变行为受合金成分的影响最大，同时热循环、时效处理等也会在一定程度上影响相变温度。例如，慨与Ａ温度ｆ之间的完全热循环对于ＴＮｉｉ形状记忆合金马氏体相变具有较大的影响，会引起、Ａ相变温度的漂移，有。可能还会诱发Ｒ相变。ＴＮｉｉ记忆合金中的多数热弹性马氏体相变研究都集中于完全相变，而不完全相变热循环同样也会对相变温度具有一定的影响。所谓不完全相变热循环，是指ＴＮｉｉ记忆合金在马氏体相变（或逆马氏体相变）进行过程中停止冷却（或加热）并重新加热（或冷却）的过程。图１所示为相变过程的不完全相变循环过程示意图。对加热过程中的不完全循环，如图ｌ）（所示，合金从Ｍｆａ温度加热到（。＜ｆ度Ａ＜Ａ）温时突然停止（ｔ１并立即冷却到坼温度以下（ｔ２，Ｓｅ）ｐＳｐ）ｅ
２不同类型ＴＮｉｉ形状记忆合金中的ＴＭＥ
２１逆相变特征为Ｂ１Ｂ过程中的记忆合金的Ｔ．９２ＭＥ
为了描述Ｔ５５ｉ＿原子分数，形状记忆合金中ｉ．４５ｏＮ９（％）的ＴＭＥ，采用ＰｒｉＥｍｅｙｓＤａｏｄ型差式扫描ｅｋｎｌｒＰｆｉｍｎｉ量热仪以ｌ ℃／ｉ０ｒｎ的加热／ａ冷却速度进行差式扫描量热
实验。采用真空感应熔炼法制各的合金铸锭在９００＂Ｃ均匀化处理４，ｈ而后经过热锻、热轧成２ｍｍ厚的薄板材。取自薄板材的尺寸为￣ｍ３ｍ×１ｍｍ的ＤＣ样品真空．２Ｓ
封样后在８０６ ℃退火处理ｌ，Ｈｈ用Ｆ：ＮＯ：２Ｈ பைடு நூலகம் Ｈ０＝１：
的加热过程会出现被一个动力学中断点分开的两阶段逆相变，可 “ 记住” 。综述了近年来ＴＮ基形状ｉｉ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ＴＮ基记忆合金中ＴｉｉＭＥ的特点及其机理。关键词：温度记忆效应；形状记忆合金；不完全相变中图分类号：Ｔｌ．Ｇ１１８文献标识码：Ａ