Zr对NiTi形状记忆合金相变温度的影响
niti相变 温度
niti相变温度
摘要:
1.介绍niti 相变材料
2.niti 相变的温度范围
3.niti 相变材料的应用
正文:
1.介绍niti 相变材料
iti(镍钛合金)是一种具有独特相变特性的材料。
相变是指物质在温度、压力等条件变化时,由固态、液态或气态之间的一种状态转变为另一种状态的过程。
在niti 材料中,这种相变表现为在外部条件改变时,材料会在固态和液态之间转换。
2.niti 相变的温度范围
iti 材料的相变温度范围通常在-100℃至100℃之间。
在这个温度范围内,niti 材料可以实现快速的相变,从而为许多应用提供了便利。
需要注意的是,niti 材料的相变温度可以通过改变其成分、制备工艺等方法进行调整。
3.niti 相变材料的应用
由于niti 材料具有独特的相变特性,使其在许多领域具有广泛的应用前景。
以下是一些典型的应用实例:
(1)热管理:niti 材料可用于制作热交换器、热电偶等热管理器件,实现高效的热能传递和温度控制。
(2)形状记忆合金:niti 材料在相变过程中可实现形状的自适应变化,可用于制作具有记忆功能的器件,如形状记忆合金。
(3)能源转换:niti 材料可用于制作太阳能电池、燃料电池等能源转换器件,提高能源转换效率。
(4)生物医疗:niti 材料具有良好的生物相容性,可用于制作生物医疗器件,如植入式传感器、血管支架等。
总之,niti 相变材料凭借其独特的相变特性和广泛的应用领域,成为了材料科学研究的热点之一。
形状记忆合金原理
形状记忆合金原理形状记忆合金是一类具有记忆性能的金属材料,其主要原理是基于相变的特性。
相变是指材料在经历温度或应力变化时发生的结构转变。
形状记忆合金通常由几种金属元素组成,例如镍钛合金(NiTi)和铜铝锌合金(CuAlNi)。
形状记忆合金的记忆性能源于其晶格结构的可逆变化。
当形状记忆合金处于高温相态时,晶格结构会发生变化,并具有较高的韧性和可塑性。
当温度降低到临界温度以下,形状记忆合金将会发生一种相变,晶格结构会从高温相态转变为低温相态。
在低温相态下,形状记忆合金呈现出预先确定的形状。
当应力作用于合金时,合金会发生形状改变,但一旦应力消失,形状记忆合金又会恢复到其原始的形状。
这种自身恢复的能力使形状记忆合金具有很多应用潜力。
形状记忆合金的形状记忆效应主要由两个过程共同作用实现:弹性变形和相变。
弹性变形是指在外力作用下形状记忆合金发生可逆的弹性应变。
具体来说,当外力作用后,合金中的晶格结构发生畸变,但并未达到破坏点,而是在去除外力后通过弹性回复恢复到初始形状。
相变是指合金在温度变化下发生的晶体结构相变。
当外力去除后,合金通过温度的改变实现形状的记忆效应。
当温度回升到一定临界温度时,材料会由低温相态变为高温相态,晶格结构发生改变,形状记忆合金将会失去形状记忆效应。
当温度再次降低时,合金将再次回到低温相态,并恢复原始形状。
形状记忆合金由于其独特的记忆性能,在多个领域得到广泛的应用。
例如,医疗领域中的支架器械和牙套、航空航天领域中的航空零部件以及汽车工业中的发动机零部件等。
形状记忆合金的原理使得这些设备能够适应不同的环境和应力变化,增强了其稳定性和可靠性。
温度、pH和Cl -浓度对NiTi形状记忆合金电化学行为的影响
中 图分 类 号 :T 1 2 G 7
文献标识码 : A
文章 编号 :0 54 3 (0 60 —2 20 1 0 —5 7 2 0 )40 0 —5
1前 言
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室温 . S D C测得 其逆 相变 特 征温 度 为 A =2 . 2 5℃ , A =2 . ( 1 . 6 5℃ 图 ) 电化 学 实验 试 样 的 有效 工 作 面
积为 1c 非 工 作面 用 环氧 树脂 涂 封 , 作表 面 用 m , 工 金相砂 纸 打 磨 至 8 0 . 电 位 仪 用 sl rn S 0# 恒 oa o 1— t 18 , 2 7 饱和 甘汞 电极 ( C ) 参 比电极 , t SE为 P 电极 为辅 助 电极 . 电路连 结完 毕 后, 先将 试样 浸入 模拟溶 液 中
即 C一 l 吸附可 以破坏 表面膜 ; C 一 当 l 浓度 一定 时 , H p 越低 , 蚀速率 越大 L . 腐 4 但是 目前 为 止 , l 浓 度 、 H J C一 p
N HC 5 0 mg L KC 2 0 mg I 其 p 值 为 a O3 0 / , I1 0 / 1 . H 7 6 C 一 度 为 0 0 8 mo !. 过 添 加 N C 调 节 ., I 浓 .2 l 通 / aI C 一 度 , 加 乳 酸 或 N O 调 节 溶 液 的 p 用 恒 l浓 添 aH H, 温仪控 制溶 液温 度 . 交 试 验 编号 及 各 参 数 的 数值 正
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。
niti记忆合金的相变温度
niti记忆合金的相变温度引言niti记忆合金是一种具有形状记忆特性的合金材料,其在不同温度下会发生相变,从而表现出不同的形状。
相变温度是指niti记忆合金在加热或冷却过程中发生相变的温度点。
本文将详细介绍niti记忆合金的相变温度及其相关内容。
1. niti记忆合金概述niti记忆合金是由镍(Ni)和钛(Ti)两种元素组成的合金材料。
它具有以下特点: - 形状记忆效应:niti记忆合金可以根据外界温度的变化改变自身形状,一般分为两个阶段,即Austenite(奥氏体)和Martensite(马氏体)。
- 超弹性:niti记忆合金具有良好的弹性恢复能力,可以回复到原始形状。
- 耐腐蚀性:niti记忆合金对大多数常见腐蚀介质具有良好的耐蚀性。
2. niti记忆合金的相变过程niti记忆合金的相变过程主要分为两个阶段:奥氏体相(Austenite)和马氏体相(Martensite)。
当温度升高时,niti记忆合金从马氏体相转变为奥氏体相;当温度降低时,又会从奥氏体相转变为马氏体相。
2.1 奥氏体相(Austenite)奥氏体相是niti记忆合金在高温下的稳定相。
在这个阶段,niti记忆合金呈现出良好的可塑性和延展性。
当温度超过一定阈值时,niti记忆合金开始发生相变,从奥氏体相转变为马氏体相。
2.2 马氏体相(Martensite)马氏体相是niti记忆合金在低温下的稳定相。
在这个阶段,niti记忆合金呈现出形状记忆效应和超弹性。
当温度低于一定阈值时,niti记忆合金从马氏体相转变为奥氏体相。
3. niti记忆合金的相关参数niti记忆合金的相关参数对于研究其形状记忆特性和超弹性非常重要。
其中一个关键参数是其相变温度。
3.1 相变温度相变温度是指niti记忆合金在加热或冷却过程中发生相变的温度点。
根据实验结果,niti记忆合金的相变温度一般在-10℃至100℃之间。
具体的相变温度取决于合金中镍和钛的比例以及其他微量元素的影响。
镍基钛形状记忆合金
镍基钛形状记忆合金
镍基钛形状记忆合金,又称为NiTi合金、Nitinol合金,是一
种具有形状记忆性和超弹性的金属合金。
它主要由镍和钛两种元素组成,其中镍的含量通常为50%至60%。
镍基钛形状记忆合金具有以下特点:
1. 形状记忆性:在适当的温度范围内,该合金可以根据外界温度的变化而恢复其初始形状。
当被加热超过其相变温度时,合金会从形变状态恢复为记忆状态。
2. 超弹性:合金具有非常高的弹性和可塑性,可以在外力作用下发生大幅度的变形,并且在外力解除后能快速恢复原始形状。
3. 耐腐蚀性:镍基钛形状记忆合金具有良好的耐腐蚀性,可以在恶劣环境中长期稳定工作。
4. 高温稳定性:合金在高温环境下依然具有良好的形状记忆性和超弹性,能够承受高温条件下的应力和变形。
由于这些特性,镍基钛形状记忆合金被广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车、电子设备等领域。
在医疗领域中,它可以用于制作支架、支撑器、血管弹簧和矫形器等医疗器械。
在航空航天领域中,它可以用于制作航天器的复合材料、连接件和传感器。
在汽车领域中,它可以应用于车身形状记忆材料、刹车系统和导轨等部件。
在电子设备领域中,它可以制作精密弹簧、连接器和微马达等微型元件。
二元Ti—Zr合金微观结构和形状记忆效应
性使 得对 S I M 相 变 的 研究 具 有 一 定 的 挑 战 性 ,所 以 作者 利 用 原 位 试 验 来 描 述 加 载 条 件 下 的 S I M相 变。 实验 室 中使用 的常 规 x射 线 源 波长 较 长 ,且 同时 存 在K 和 K 波 长 ,所 以难 以 区分 相 和 0 c 相 的衍 射
第3 2卷 第 5 期
2 0 1 5焦
1 0月
T i 黼
V O c o t 1 o . b 3 e 2 r N 2 0 o . 1 5
超弹性 T i 一 2 4 N b - 4 Z r 一 8 S n合 金 的 马 氏体 相 变 研 究
马 氏体 型 T i - 2 4 N b - 4 Z r 一 8 S n合 金 ( T i 2 4 4 8合 金) 在室 温下 表现 出 良好 的超 弹性 能 ,可 回复 应变 可 达3 . 3 % ,明显 高 于 . I 5 A l 4V合 金 和 T i — N b二 元 超 弹性 合金 。 表现 出超 弹性 效应 。 对于超 弹性 合 金 ,应 力 释放 后 S I M 相 变 的 可 逆
另一 种是 进行 7 0 0 o C× 3 m i n / A C 的短 时 处 理 ( F T) 。
单 色性更 好 ,是研 究 S I M相 变 一个非 常有 效 的方 法 。 为 了得 到不 同变 形 阶段 口相 和 ” 相 的应 力 诱 导 马 氏
体 相变 特征 和 结 晶学 特 征 ,在 循 环 加 载 拉伸 试 验 过 程 进行 原 位 S X R D 分 析 。结 果 显 示 ,加 载 和卸 载 条
峰 。 同步辐射 X射 线衍 射 ( S X R D) 则 因为 波 长较 短 ,
形状记忆合金的机理及其应用
形状记忆合金的机理及其应用形状记忆合金,又称记忆合金,是一种具有记忆性能的特殊金属合金材料。
它能够在一定温度范围内实现弹性形变,并且在去除外力的情况下能够恢复原来的形状。
这种神奇的材料被广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车制造等领域,具有非常重要的意义。
形状记忆合金的机理形状记忆合金是由金属元素和非金属元素的合金组成,其最著名的代表是镍钛合金(NiTi)。
这种合金具有独特的内部晶体结构,在一定温度范围内具有“记忆效应”。
形状记忆合金的记忆效应是由于其内部晶体结构的变化而产生的。
在形状记忆合金的相变温度范围内,晶体结构由低温相变为高温相,这种相变过程伴随着晶格的变化。
当形状记忆合金在高温相状态下被弯曲或拉伸,然后在低温相状态下重新加热时,晶体结构发生改变,原本被弯曲或拉伸的部分会恢复到原来的状态,这就是形状记忆合金的记忆效应。
1. 医疗器械领域形状记忆合金在医疗器械领域有着广泛的应用。
比如在心脏支架的制造中,形状记忆合金能够在体内被压缩成小体积,通过血管输送到需要的位置后再恢复成原来的形状,起到支撑作用。
在牙齿正畸治疗中,也可以使用形状记忆合金制成的矫正器,通过温度变化来调整器件的形状,从而达到矫正牙齿的目的。
2. 航空航天领域在航空航天领域,形状记忆合金也有着重要的应用。
比如在航空发动机的控制系统中,可以使用形状记忆合金制成的零件来实现精确的控制和调节。
还可以利用形状记忆合金制成的材料来制造航天器的折叠结构,以减小发射时的体积,节约空间和成本。
3. 汽车制造领域在汽车制造领域,形状记忆合金被广泛用于汽车零部件的制造。
比如在汽车发动机的喷油系统中,可以使用形状记忆合金制成的喷嘴,通过温度变化来控制油水的喷射角度和强度,从而提高发动机的燃烧效率。
在汽车碰撞安全系统中,形状记忆合金也可以用来制造碰撞缓冲材料,以提高汽车的碰撞安全性能。
热压缩变形温度NiTi形状记忆合金微观组织演变的影响
金热压缩变形过程温度对其组织演变规律的影响。从而为高强高硬度 Ni60Ti40 合金热变形工艺优化提供微观组织方面
的基础性研究支撑。
关键词 :Ni60Ti40 合金 ;热变形 ;微观组织
中图分类号 :TG139.6
文献标识码 :A
文章编号 :1002-5065(2020)15-0001-3
The influence of thermal compression deformation temperature on microstructure evolution of NiTi Shape Memory Alloy
形状记忆合金因其具有特殊的功能性特点,成为能够实 现工程化应用的金属功能材料之一 [1,2],其中以 NiTi 形状记 忆合金的发展最为迅速,目前已经在航空航天、高端民用制 造业等领域尝试应用。但是,二元系 NiTi 形状记忆合金在 实际应用时遇到了强度、硬度无法达到指标要求的问题。为 此通过调整镍、钛元素的比例,研发设计出一种新型高强高 硬形状记忆合金。该合金既能够保证具有良好的功能性,还 能够保证工程应用领域所需要的综合力学性能指标。但是, 随着力学性能的显著提升,导致该合金的热加工性能下降, 热变形行为过程复杂。因此,如何解决新型二元系 NiTi 形 状记忆合金的锻造性能,成为了该领域继续解决的科学问题 之一。本文以 Ni60Ti40 合金单道次热变形试验为基础,对 其热变形前后的微观组织进行 SEM、TEM 进行观察与表 征,重点揭示温度对热变形组织演变的影响规律。从而为该 合金的热成形工艺优化提供基础性组织演变理论支撑。
热压缩变形温度 NiTi 形状记忆合金 微观组织演变的影响
成亦飞
(中国航发北京航空材料研究院,北京 100095)
niti记忆合金的相变温度
niti记忆合金的相变温度记忆合金是一类特殊的材料,它可以在温度变化的情况下发生相变。
所谓相变,就是物质从一种形态转变为另一种形态的过程。
而对于记忆合金而言,它可以在预定的温度范围内反复实现相变,这给我们的生活带来了许多便利和创新。
首先,让我们先来了解一下记忆合金的相变温度范围。
记忆合金的相变温度通常分为两个阶段:高温相和低温相。
在高温相的情况下,记忆合金的晶格结构是无序的,其形态也是非常柔软的。
而当温度降低到相变温度以下时,记忆合金的晶格结构发生了改变,变为有序的结构,并具备了一定的刚性。
这个温度范围就是记忆合金的相变温度。
记忆合金的相变温度一般是根据其成分和制备方法来确定的。
不同的合金成分和制备方法会导致不同的相变温度。
例如,一种常见的记忆合金是镍钛合金,它的相变温度通常在50-100摄氏度之间。
另外,记忆合金的相变温度还可以通过控制合金的成分比例和制备工艺来调节,从而满足不同应用领域的需求。
那么,记忆合金的相变温度具有什么样的指导意义呢?首先,相变温度的确定可以为合金材料的设计和制备提供依据。
通过选择合适的合金成分和制备工艺,可以实现相变温度的精确控制,进而满足不同应用领域对材料性能的需求。
其次,相变温度也可以作为合金材料的特征参数,用于评估合金材料的性能和可靠性。
在应用中,我们可以通过测量合金材料的相变温度来确定其工作状态,判断其是否正常工作。
最后,相变温度还可以为相变的驱动与控制提供理论基础。
通过研究相变温度与材料性能、结构变化之间的关系,可以深入理解相变行为,并为相变材料的开发和应用提供理论支撑。
总之,记忆合金的相变温度是其重要的特征参数,对于合金材料的设计、制备和应用具有重要的指导意义。
通过精确控制相变温度,我们可以实现记忆合金材料的智能化应用,使其在不同的领域发挥出更大的潜力。
未来,相信随着对记忆合金的研究逐渐深入,相变温度的确定和调控将为合金材料的发展带来更多的创新和突破。
niti相变 温度
niti相变温度【原创实用版】目录1.NITI 材料的概述2.NITI 材料的相变特性3.温度对 NITI 材料相变的影响4.NITI 材料在相变过程中的应用正文1.NITI 材料的概述ITI(Nickel-Titanium-Inconel)材料是一种具有形状记忆功能的合金,由镍、钛和铟等元素组成。
这种材料具有良好的弹性、抗腐蚀性能和形状记忆性能,因此在许多领域都有广泛的应用,如航空航天、生物医疗和机械制造等。
2.NITI 材料的相变特性ITI 材料的相变特性是指在一定的温度和应力条件下,材料可以从一种晶体结构转变为另一种晶体结构。
这种相变过程可以引起材料的形状改变,从而实现形状记忆功能。
NITI 材料的相变温度通常在 60-80 摄氏度之间,这个温度范围内材料可以进行可逆的形状记忆操作。
3.温度对 NITI 材料相变的影响温度是影响 NITI 材料相变的重要因素。
当温度低于相变温度时,材料处于稳定的晶体结构,不发生形状变化。
当温度达到相变温度时,材料开始发生晶体结构转变,从而引发形状记忆效应。
当温度高于相变温度时,材料会保持在变形后的形状,直到温度降低到相变温度以下,才会恢复到原始形状。
4.NITI 材料在相变过程中的应用ITI 材料在相变过程中的形状记忆特性被广泛应用于各种设备和产品中。
例如,NITI 合金可以制作成形状记忆合金弹簧,用于航空航天和汽车制造等领域。
此外,NITI 材料还可以用于制作生物医疗领域的支架和植入物,利用其形状记忆特性实现对病变部位的精确治疗。
总之,NITI 材料具有独特的相变特性和形状记忆功能,其性能受到温度等多种因素的影响。
记忆合金和温度的关系
记忆合金和温度的关系
记忆合金是一种特殊的金属合金,具有记忆效应,即在经历形
状改变后能够恢复原来的形状。
记忆合金的形状记忆效应与温度密
切相关。
首先,记忆合金的形状记忆效应与温度的变化有关。
在低温下,记忆合金处于一种叫做马氏体相的状态,此时它可以被塑性变形而
保持新的形状。
当记忆合金受热到特定温度时,会发生相变,从马
氏体相转变为奥氏体相,这时它会恢复原来的形状。
因此,温度的
变化是触发记忆合金形状记忆效应的关键因素。
其次,记忆合金的形状记忆效应还与温度的变化速率相关。
快
速加热或冷却会影响记忆合金的形状记忆效应。
当记忆合金受热或
冷却速率较快时,相变过程可能会受到影响,导致形状记忆效应的
性能下降。
此外,记忆合金的工作温度范围也是需要考虑的因素。
不同类
型的记忆合金具有不同的工作温度范围,有的适用于较低温度,有
的适用于较高温度。
因此,选择合适的记忆合金材料取决于具体的
工作温度要求。
总的来说,记忆合金的形状记忆效应与温度密切相关,包括温度的变化和变化速率,以及记忆合金的工作温度范围。
这些因素都需要在设计和应用记忆合金材料时加以考虑。
热处理对NiTi形状记忆合金冲蚀磨损性能的影响
热处理对NiTi形状记忆合金冲蚀磨损性能的影响的报告,600
字
热处理对NiTi形状记忆合金冲蚀磨损性能的影响报告
NiTi形状记忆合金(SMAs)是一种新兴材料,具有良好的力
学性能和独特的形状记忆效应。
然而,由于其结构中的氧化物层和其它部分的不均衡,SMA常常会受到冲蚀磨损的影响。
因此,在冲击,平面摩擦或其他冲蚀工况下,热处理技术可以提高NiTi形状记忆合金的磨损性能。
具体来说,热处理可以增加NiTi形状记忆合金的疲乏抗压强
度和抗拉强度,改善比表面粗糙度和可疲乏衰减的能力,从而降低冲蚀磨损的发生率。
具体而言,在650℃的热处理下,
NiTi形状记忆合金的表面粗糙度降低了10-30%,并且其疲劳
抗拉强度和抗压强度得到了有效改善。
因此,以上结果显示,热处理可以通过减少材料表面的衰减,达到减少NiTi形状记
忆合金冲蚀磨损的效果。
此外,热处理还可以改变NiTi形状记忆合金的表面组织,引
起部分元素的浓度增加,从而改变材料的表面形态和表面性质。
在一定温度下,NiTi形状记忆合金原声结构会被金属间化合
物所取代,从而产生更硬的表面。
研究表明,热处理使NiTi
形状记忆合金表面有效抵抗冲蚀磨损,从而改善其磨损性能。
综上所述,热处理可以改善NiTi形状记忆合金的磨损性能,
这是由于它可以增加材料的疲劳性能、改变材料表面的表面结
构和形态、改变部分元素的浓度。
因此,热处理是一种有效的方法来提高NiTi形状记忆合金的冲蚀磨损性能。
TiNiZr高温形状记忆合金的马氏体相变和相稳定性的理论研究
TiNiZr高温形状记忆合金的马氏体相变和相稳定性的理论研究TiNiZr高温形状记忆合金的马氏体相变和相稳定性的理论研究胡飞;陈佰树;吴坤;薛长虹;徐丰【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】采用基于赝势平面波方法的第一性原理计算,详细研究了TiNiZr高温形状记忆合金的相稳定性、弹性和电子结构等性质。
结果表明,由于较低的形成能,添加的Zr元素优先占据TiNi合金的Ti 位。
少量Zr含量的添加,TiNiZr合金的相稳定性增强,然后随着Zr 含量的增加而降低。
根据TiNiZr合金B2相的弹性系数讨论了TiNiZr 合金的马氏体相变温度和相变类型。
弹性系数C44对TiNiZr合金的马氏体相变温度有很大的作用。
Ni d态和Zr d态杂化作用的增强导致了马氏体相变温度的升高。
%Phase stability,elastic property and electronic structure of TiNiZr high-temperature shape memory alloys have been investigated by first-principles calculations by using the pseudopotentials plane-wave method. The results showed that the added Zr preferentially occupies the Ti sites in TiNi alloy due to the lowest formation energy. The phase stability of TiNiZr alloys first increased with a small addition of Zr and then decreased with the increasing of Zr content. Based on the elastic constants of the TiNiZr alloys with B2 phases,the martensitic transformation temperature and transformation type were discussed. The elastic constant C44 had the great effect on the martensitic transformation temperature of the TiNiZr。
ZrTiNiCuBe块体非晶合金剪切带内温升与断裂温升
ZrTiNiCuBe块体非晶合金剪切带内温升与断裂温升潘念侨;杜忠华;朱正旺;雷晓云;徐立志【摘要】在室温环境下(25℃)对某ZrTiNiCuBe块体非晶合金材料进行不同应变率条件下的静态与动态压缩实验。
并采用扫描电镜技术(SEM)对试样断口、侧面等进行表征,对比静、动态条件下的应力−应变曲线形貌的差异。
结果表明:静态压缩时为剪切断裂,微观形貌上出现脉状花样与剪切带;剪切带诱发裂纹的形成,裂纹随着剪切带扩展。
动态压缩时为脆性解理断裂,断面粗糙且发现大量熔滴;断口处出现解理台阶,塑性阶段出现明显的锯齿流变现象。
从能量守恒定律出发,利用变形过程中弹性应变能的变化规律推测剪切变形区域内温升的变化规律,温升的变化规律揭示锯齿流变与试样的断裂机制。
%The quasi-static and dynamic compression mechanical properties of the ZrTiNiCuBe bulk amorphous alloy were investigated under different strain rates at room temperature. The fracture and side face were characterized by the SEM technology. The results show that shear fracture happenswhen the alloyis quasi-static compressed,the microstructuresobservedarevein pattern and shear bands.The cracks are generated and propagated along the shear bands.The brittle cleavage fracture happenswhen the alloyis dynamic compressed, andtherough fracture surfaces containing large amount of liquid droplets are observed. The fracture exhibits thecleavage steps, andtheobvious serrated flow phenomenonappearsin the plastic deformation stage. In the point ofenergy conservation law, the temperature rise in shear bands is deduced based on the variation ofelastic strain energy.The serrated flow and fracture mechanism of the ZrTiNiCuBe bulk amorphous alloywas revealed.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2016(026)005【总页数】7页(P973-979)【关键词】块体非晶合金;锯齿流变;绝热温升;弹性应变能【作者】潘念侨;杜忠华;朱正旺;雷晓云;徐立志【作者单位】南京理工大学机械工程学院,南京 210094;南京理工大学机械工程学院,南京 210094;中国科学院金属研究所,沈阳 110016;南京理工大学机械工程学院,南京 210094;南京理工大学机械工程学院,南京 210094【正文语种】中文【中图分类】TB33非晶合金的基体中没有晶界、位错等缺陷,与液态金属有近似的结构,因而使非晶合金存在着一些独特的力学性能,如高强度、高硬度、高断裂韧性以及良好的抗剪切等特性,是目前较具优势的新型工程材料与结构材料之一[1-2]。
加载路径和温度对niti合金相变特性的影响
加载路径和温度对niti合金相变特性的影响近年来,随着人类对机械性能要求的不断提高,NITI合金已经成为一种非常流行的材料,广泛应用在医疗领域,精密机械制造和汽车制造等行业。
NITI合金有着优越的耐腐蚀性,弹性和抗疲劳强度,但是,其相变特性是影响该合金性能的关键因素之一。
因此,为了更好地了解NITI合金的相变行为,有必要研究加载路径和温度对其相变特性的影响。
首先,将介绍加载路径对NITI合金相变特性的影响。
加载路径能够影响NITI合金相变和失效特性,其中一个主要原因是,NITI合金具有极强的塑性变形能力,其可以根据加载路径而表现出不同的力学性能。
由于NITI合金的变形应力有较强的时间依赖性,当同一温度、同一加载路径下实验重复几次时,会明显发现NITI合金的可塑性能和材料力学性能随着变形的时间的延长而不断提高。
同时,当加载路径发生改变时,NITI合金的可塑性能和材料力学性能也会随着变化。
其次,将介绍温度对NITI合金相变特性的影响。
NITI合金的晶体结构是体心立方结构,当温度在室温以下时,其团簇结构较大,晶体结构稳定性较高,当温度较高时,则会发生螺旋转变,晶体结构的热稳定性会降低,使合金的力学性能发生变化。
而室温以下,使合金的力学性能发生变化。
另外,NITI合金的热稳定性也会随温度的变化而发生变化,当温度升高时,其热稳定性会降低,使其晶体结构发生变化。
另一方面,当温度升高时,合金的晶体结构会变得更有序,可以提高合金的抗弯抗剪性能,但是,温度降低时,晶体结构会变得更加松散,会降低合金的抗弯抗剪性能。
此外,NITI合金的相变行为受到加载路径和温度的双重影响,该双重影响会使合金的力学性能发生变化。
当加载路径改变时,NITI 合金的可塑性会随时间不断改变,但是,当温度升高时,NITI合金的抗弯抗剪性能会得到改善。
因此,可以更好地了解加载路径和温度对NITI合金相变特性的影响,从而更好地利用该合金的力学性能。
[doc]镍钛形状记忆合金的相变温度滞后
镍钛形状记忆合金的相变温度滞后镍钛形状记忆合金的相变温度滞后秦桂英俞学节金恒王景成内窖提要用透射电镜,正电子湮没和电阻测量,研究yNiTi形状记忆台金的组织结构与相变滞后的关系.结果表明,经不同时效制度处理的组织,其相变温度滞后大小的顺匿.序是:片状马氏体>R相>束状马氏体.Til1Ni14相质点周围的共格应力场对这些!相的可逆转变起障碍作用.正电子湮没多普勒展宽能谱s参数值与试样的温度滞后值之间存在线性关系,从而确认T|1lNil4相析出的错配位错密度及由此而建立的晶体中弹性应力场分布是决定NiTi台金相变温度滞后的主要因素. 关键词:形状记忆台金,相变温度滞后,共格应力,错配位错.一,引言众所周知,NiTi形状记忆台金的双态温度特征是温度滞后型的,其滞后量与热处理,加工,外加应力和加入第三元素有关.在实际工程应用中,有的场合需要温度滞后大,如用于管接头,这时在室温也可保持马氏体状态,而不需要将管接头在扩径后保存在液氨中运到现场使用.相反,对于兼具传感器作用的促发元件,相变滞后温度应当小,这样才能达到高的灵敏度.现已清楚,在NiTi形状记忆台金中存在两种马氏体塑相变:R相变r和M相变【.】,及一种Til1Ni14 相的时效析出[…】.这些相变对形状记忆效应都有贡献或影响‟I】,但是有关决定台金相变滞后的组织因素文献上报导尚少.本文对此用透射电镜,正电子湮没和电阻测量方法进行了研究.二,研究方法以电解Ni和海绵Ti为原料,采用二次真空熔炼制度.台金成份为Ti-51at%Ni.铸锭经锻,轧成0.4ram厚带材‟部份拉成0.6 mm丝材.将带材裁成60×8×0.4m经不32同热处理工艺,制成u型试样.把试样从室温逐渐加热到Af以上温度,然后再遥渐降至室温,测量各温度下U型元件两端的距离1,得不同热处理制度下试样的滞后回线‟随后在这些试样上进行正电子湮没多普勒展宽能谱s参数测定和透射电子显微镜观察,以确定台金的组织结构与相变滞后的关系.同时将士6×130丝材进行与U型试样相同制度的热处理,测量升降温过程的电阻一温度曲线,礴定相变温度.三,研究结果图l示出经500℃时效后试样温度滞后回线和对应的电阻一温度曲线.滞后回线在冷却段可分成三个温度区j当M>T=>Mf, 由于R相变,试样随温度降低形状变化快.在Mf>T>Ms,这时形状随温度降低变化速率减小.这时发生的可能是不同取向R相片的取向调整和R—M转变.在Ms>T> Mf第三温度区,形状变化速率又加快,这时发生了从母相的M相变.在升温过程中,当T<As,试样形状稍有变化,这时发生的可能是不同取向M片的取向调整I”.当T>As时,试样的形状突然变化,并迅速达到图l经5oo℃时效试样的温度滞宿与电阻-一温度曲线原始高温形状,这时发生了M和R相的可逆转变.图l的滞后回线在Mf>T>Ms冷却与R相和片状M相的相对量有关.后低程度图2经500℃时效的透射电镜衍衬象图2示出上述试样的透射电镜衍衬象.Ti11Ni14相以凸透镜状析出,呈魏氏组织分布.在每片Ti11Ni14相周围都有强共格应力衬度.如黑,白箭头所示处.在此试样晶体取向下马氏休的孳晶树度较弱,但是仍可看出马氏休被Til1Nil4相分隔.在试样的升温和降温过程中,R相和马氏体相的长大和逆转变过程的相界移动显然都会受Ti11Nil4 相的共格应力场的阻碍,导致Ml和As点的温度差,呈现形状变化的滞后现象.图3示出经450℃时效的透射电镜衍村象及选区衍射花样.与图2比较,这时组织明显细化.选区电子衍射花样中强斑点是(111)花样,1/3位置斑点是R相衍射“1/2”位置是马氏休衍射斑,箭头所指的是Ti11Ti14衍射斑.由于R相衍射斑较强. 表明这时组织主要是R相.图4是对应这种组织的滞后回线和电阻一温度曲线.在电阻一温度曲线上仅反映单一相变,由图3的电镜组织可知,这主要是R相变.由于M,/与A,M{与Af点接近,相变滞后小,因而形状变化的滞后量比图l显着减小.(a)一(b)图3,经450℃时效的试样透射电镜衍衬象及对应的选区衍射花样进~步降低时效温度,马氏体的形态也33£E一蘩图4经450℃时效后试样的温度滞后回线和相应电阻一温度曲线图5经420℃时效的透射电镜衍衬象和选区电子衍射花样发生变化,图5示出经42o℃时效后的透射电镜明场象和对应选区衍射花样.花样中强斑点是母相(1I1)花样.箭头所指的是马氏体衍射斑,这时的马氏体与图2中形貌不同,呈束状.Til1N114相高度弥散.图6为该种组织的试样温度滞后回线和相应的电阻—温度曲线.Mf与AsMs与Af几乎重合,其形状变化的最大温度溢后Sl℃.低于50℃滞后完全消失,这时的形状变化可能是马氏体变体的取向调整引起的.34‟4E三3一等z善.02030{05060080T.℃图6经420时效后的试样温度滞后回线和相应的电阻—温度曲线从图2,3和5中可以看出,Ti11Ni14相的粒度分布和由此而建立的共格应力场对R相和马氏相变有影响.Til1Ni14相的共格应力场与错配位错相联系.如果共格应力场L(mm)图7经不同温度时效后正电子遵投S参数与滞后温度值的关系,S值测量部位如图所示.是引起滞后的原因,那么错配位错密度与滞后回线的滞后量应有一定的关系.因为错配位错作为一种晶体缺陷可捕获正电子,强I定正电子湮没多普勒展宽能谱s参数可反映位错密度大小,图7是测量结果.图7纵坐标是s参数值,s参数测量部位在元件的弯随处和接近端部处,如图中所示.横坐标标定, 对辟腰状回线(如图】),取马氏体转变部份回线的最大滞后值,对R相相变和柬状马氏体转变(如图4,6),取回线中部两点温度差.图7示出,在试样弯曲处,s参数值与滞后温度值呈直线关系,在端部位置测量,S参数值虽偏离直线,但随滞后温度值增大呈单调升高.四,讨论图7表明,正电子湮多普勒展宽能谱s参数值与温度滞后量有关.在试样弯曲处,由于存在较大的残余应力,使两者呈直线关系.S参数值反映了晶体的缺陷浓度,这里主要是位错的浓度.s参数值愈大,点缺陷和位错浓度越高.形状记忆效应本质上是热弹性马氏体的可逆转变.在NiTi台金中R相也是马氏体型转变….NiTi合金产生双向和全程记忆效应的一个重要条件是材料内部必须内在某种应力场现已清楚,这种应力场与Til1Nil4相析出的大小和分布有关[4”】.Til1Ni4相析出与基休(M)的取向关系为(100)m//(241)M,[o01]11NjII//[112]M.这种半共格相界就出现错配位错,位错数量随相长大而增多.Ti11Ni14相呈凸镜状及其四周的应力场衬度,这都表明共格弹性应力场的存在.看来s参数反映的主要是这类错配位错.图7表明在试样弯曲处测得的s参数值比平直端部处的高,这是由于形变使晶体缺陷(如位错塞积解)浓度增加.也使共格应力场重新调正.马氏体转变是共格切变.图8示意一片透镜状马氏体局围的应它由一个半径和马氏体片半径r相同盼肆体围绕着.切变的形状变化由几条基准线示意.在球体区域内母相单位体积的应变能可近似遣给定为一G.C.Es=…丁式中G为母相切变弹性模量,c为马氏体片厚度,为图中所定义的切变角.显然,当马氏体变厚时(c增大),周围母相中必将发生附加的应变.对热弹性马氏体,因切变量和过冷度小,这种附加应变在马氏体长大过程中始终以弹性应变存在,即Es为弹性应变能.在每一温度下,当转变驱动力AGr--m=Es时,马氏体长大停止,继续长大需要降低温度提高AGr--m.当母相中存在因Ti11Nil4析出的禅性应变场时,马氏体长大产生的应变场就要与之作用,这时马氏体转变图8一片马氏体周围应变场的示意图的能量平衡条件为AGr--m=Esq-E】,E】为两种应变场的交互作用能.使转变的驱动力增加,也就是使马氏体长大相界移动困难. 这种情况对分析马氏体I句母相转变的逆转变过程也成立,即由于存在额外的应力场交互作用能,也使AGm~r增加,因而相变滞后增大.高温时效,Til1Ni14相粗,共格应变场大,因而EI也大}如图1所示,500℃时效后Mf与As相差40℃以上.R相转变的驱动力比马氏体转变小,同时低温时效TI1L Nil4质点小,因而州及A5点接近,相变滞后减小.在更低温度时效,Til1NI14相高35度弥撒,马氏体形貌也变成柬状,这时M和As点近于重台,相变滞后进一步减小(如图4,6).文献[6]指出,R相比马氏体槽转变温度滞后小.元件的动作范周也小.这与本文结果一致.综上所述,从组织因素看,相变滞后与R檀,马氏体相的分布和形貌有关,也与Til1Nil4相析出的大小数量和分布有关.但从结构上看,NiTi台金中相变温度滞后量主要决定于晶体内各种相变过程建立的弹性应力场的交互作用情况.五,结论1,NiTi形状记忆台金的槽变温度滞后与400--500℃温度范围的时效工艺有关, 时效温度低,温度滞后小,元件的动作范围相应也小.2,从组织角度看,温度滞后与元件的动作范围和R相,马氏体相的分布与形貌有关,也与Til1Nil4相析出的大小数量和分布有关.3,正电子湮没s参数测定表明,温度滞后量与晶体缺陷浓度直接有关,这种缺陷是Til1Nil4相析出的界面错配位错.因而推断这种错配位错建立的共格弹性应变场与R 36‟相和马氏体相转变的切变弹性应变场的交互作用,是决定相变温度后滞的主要因素. 参考文献[I]H.C.LingandR.Kaplow~Metalt. Trarts.,11A(~gso)r7[2]H.C.IingandR.KaplowlMeta11. Trans.,12A(19s1)zloz[8]D.P.DautovichandG.R.Purdy~ Can.Metal1.Qua.,4(196s)129[4]N.Nischids,C.M.WdymanandT HonmalSeriptaMetall,,19(~98s)983[5]M.NisehidsandT.Honma.,Serlp-. taMeta11.,18(I984)1293,1299[6]清水谦一,金属so(1989)No.8,95[7]C.M.Hwang,Mmeichle,M.B.Sal amonandC.M.wayrrtan.,Phil.Mag.,A47(1983)9,31,177[8]M.Nischida,C.M.WaymanandT—H0nma.,Metal1.Trans.,17A(1986)l505[9]M.E.FineJPhaseTransformationsinC0ndensedSystems,Macmi11.an.NewY ork,l964。
Zr添加及冷轧形变对TiNi合金微观结构及力学性能的影响
Zr添加及冷轧形变对TiNi合金微观结构及力学性能的影响张江;千佳祥;杨院霞;郝刚领;王幸福;王新福;王伟国;许巧平【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2024(52)6【摘要】采用真空电弧熔炼+吸铸制备Ti_(50-0.5x)Ni_(50-0.5x)Zr_(x)系列合金。
金相观察和拉伸力学性能测试表明,添加微量的Zr可有效减小晶粒尺寸而呈现更高的抗拉强度和断后伸长率,过高的Zr含量易导致脆性金属间化合物Zr_(2)Ni的生成而降低力学性能。
对Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金进行多道次冷轧形变和退火处理,结果表明:Ti_(49.9)Ni_(49.9)Zr_(0.2)合金的抗拉强度σb及断后伸长率δ均随冷轧退火道次的增加而提高,经过四道次的冷轧变形后,二者分别由未经轧制的561 MPa,11.14%提高到768 MPa,35.1%。
SEM和TEM微观观察表明,冷轧过程中沿晶分布的硬质Ti_(2)Ni颗粒被剪切、破碎、细化,呈不连续分布。
700℃退火处理后,形变组织发生回复再结晶,出现纳米晶和非晶区,且随冷轧形变的增加,基体中可见大量的板条状纳米孪晶组织和高密度位错。
【总页数】9页(P184-192)【作者】张江;千佳祥;杨院霞;郝刚领;王幸福;王新福;王伟国;许巧平【作者单位】延安大学物理与电子信息学院;中国科学院固体物理研究所材料物理重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.退火工艺对大形变冷轧Ti-35Nb-9Zr-6Mo-4Sn医用钛合金组织和力学性能的影响2.烧结温度对多孔TiNi合金微观结构和力学性能的影响3.Zn添加对挤压态Mg-Zn-Ce-Zr合金微观组织及力学性能的影响4.Zr添加对V2.1TiNi0.3贮氢合金结构和电化学性能的影响5.Hf、Zr添加对TiNi合金Ms点影响的电子结构分析因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
镍钛形状记忆合金薄膜的相变温度和力学性能
镍钛形状记忆合金薄膜的相变温度和力学性能
柳美荣;郭锦芳;米绪军;朱明
【期刊名称】《稀有金属》
【年(卷),期】2003(27)1
【摘要】利用直流磁控溅射法溅射沉积了NiTi形状记忆合金薄膜 ,对NiTi形状记忆合金薄膜进行晶化热处理以使其获得形状记忆效应 ,研究了5 5 0℃晶化热处理1h后Ti 48 2 %Ni薄膜的相变温度和力学性能。
研究结果表明 ,NiTi薄膜5 5 0℃晶化热处理 1h后 ,升温过程中发生M→A的相变 ,而降温过程中则先发生A→R相变 ,再发生R→M的相变。
薄膜的断裂强度随测试温度的升高而增大 ,残余应变随温度的升高而减小 ,当温度大于Af 点时。
【总页数】3页(P95-97)
【关键词】形状记忆合金;磁控溅射法;NiTi薄膜;晶化热处理
【作者】柳美荣;郭锦芳;米绪军;朱明
【作者单位】有研亿金新材料股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TF815
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2.镍钛形状记忆合金的相变温度滞后 [J], 秦桂英;俞学节
3.基于平面应变压缩下的镍钛铁形状记忆合金的机械诱发马氏体相变 [J], 江树勇;
于俊博; 张艳秋; 邢晓冬
4.基于平面应变压缩下的镍钛铁形状记忆合金的机械诱发马氏体相变 [J], 江树勇;于俊博;张艳秋;邢晓冬
5.富钛的镍钛形状记忆薄膜的相变行为及影响因素 [J], 郭亮;漆璇;江伯鸿;戚震中因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
ni-ti形状记忆合金热压缩变形行为及本构关系
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