TiNi合金形状记忆和超弹性特性的应用
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研 究 材 料 为 真 空 电 弧 熔 炼 的 ４５０ｍ 的 ，０ ｍ
对于外径为 ￣ ０ ｍ的环件 ，其环坯 尺寸为外径 ｂ ０ｍ ９ ９ １ ｍ，内径 ８５ ｍ ２ ｍ １ ，高 １５ ｍ；使用尺寸为外 ｍ １ ｍ 径 ４ ０ ｍ，内径 ２ ０ ｍ，高 １０ ｍ的原始坯料 。 ４ｍ ２ｍ ３ｍ 用有限元方法 ，可以模拟环轧参数变化对材料 内部状态参数 ，如应变 、应变速率及温度变化的影 响。在进行有限元模拟时 ，热成形过程中产生的变 形热对流变应力的作用必须予以考虑。有 限元模拟 结果显示 ，在轧制过程 中，随温度升高，环材形状
小 、等轴或拉长 的 组织 。研究所用轧机 的最大
轧制 力 为 ９ ０ｋ ８ Ｎ，模 具 预热 至 １０ｏ左 右 ，主 轧辊 ５ Ｃ 的角 速度 为 ２ ｍｉ。 ６ｒ ｎ ／
轧制环材时，必须考虑产品的最终 尺寸 以及环 材的表面公差 ，包括不可避免的缺陷（ ２ ４ ｍ 、 约 ． ） ５ｍ 环材 直径 的变 化因素 （ ０１ ｍ） 约 ． ｍ 以及 高度或壁厚
１ 形 状记 忆特性 （ 感器 、驱动 器用 途 ） 传
称为 ＴＮ 合金 ，它是具有形状记忆和超弹性特性 的 ｉｉ
合金 ，已开发 了许多用途 的产品。Ｔ ｉ ｉ 的组成 比稍 Ｎ
作变动 ，其相变温度可在 ０ １０ｏ附近 自由变化 。 ～ ０ Ｃ 而添加相应 的元 素就可 以得到所要求的附加特性 ， 这些添加元素一般为 ｃ ，ｃ ，Ｃ，Ｆ 等。 ｕ ｏ ｒ ｅ 形状记忆特性和超弹性特性实际上仅仅是因组
作为形状记忆效应 的应用 ，考虑到对温度循环
的耐久性 ，几乎都采用圈式弹簧的形状 ，利用 ＴＮ ｉｉ 合金 的温度特性用作温度敏感元件兼驱动件。也就
是 当达到 恢 复弹 簧形 状 的温 度 ，即 相 变 温 度 时 ，敏
是一 回事。相变温度在室温以下者 ，在室温使用 的
产 品 是 利 用 其 超 弹 性 特 性 。相 变 温 度 在 室 温 以 上
维普资讯
曩
Ｔ一６ ｌ ｖ合 金 大 型 环 件 的 环 轧 设 计 ． Ａ 一４
鉴于 Ｔ一 Ａ＿ Ｖ合金优异的综合力学性能 ，该 ｉ ｌ ６ ４ 合金已成为当前航空 、电力、海洋工程应用最多 的 材料。环件是航空应用的一个 主要产品，一般通过 环轧生产 ，但环轧产生的表面缺陷对材料的使用具 有不利影响。尽管有许多研究者提出了一系列方法 和理论 ，如局部流变或失稳理论等 ，但对成形过程 中不稳定变形行为 的预测还需要修正 。最近，韩 国 浦项科技大学利用计算和有限元方法开展了这方面 的研究工作。
眼 镜 架 是 日本 福 井 县 的地 方 产 业 ， 日本 国 内 ９ ％以上 的镜架 是 福 井县 生 产 的。镜 架 的主要 部 件 ０ 有镶 镜 片 的镜 圈 （ 镜框 ） 、鼻 梁 、桩 头 、鼻 托 、镜 架
向动作 。这样 ，由于传感器和驱动器相兼 ，就不要 程序电路 ，配线 、马达 、敏感元件 、电源等部件 ， 使节省空间和轻量化。在 日 本主要用于冷热水混合
者 ，加热使恢复原来形状是利用其形状记忆特性。
下 面概 述 ＴＮ 的形状 记 忆特性 和超弹 性特 性及 ｉｉ
感元件就感知 ，同时，驱置弹簧 的力
维普资讯
一
又 大 于驱动 力 而恢 复 原状 态 ，即可 产生 对 温 度 的双
一
致 性增加 ，特 别是在温 度 ９ ０ｏ ５ Ｃ、进料速 度为
０ ｍｓ ，变形均匀性更好 ，且表面的应变要高 ．ｍ ／时 ５ 于中间的。另外 ，由于表面与轧辊问有热传递 ，表 面温度也低于中间的。但 由于变形热效应存在 ，变 形 时坯料温度会升高 ２ ２ ０～ ５℃，这意味着初始加 热温度在 ９０ｏ时 ，Ｔ一 Ａ—Ｖ合金经过轧制变形 ， ７ Ｃ ｉ １４ ６ 其温度升高会至 １ ３相转变温区 ，进而产生粗大 的
虑轧制过程 的冲孔损失 和加热烧损等 。通过计算 ，
韩明臣摘译 自 Ｊ ａ ｒ ｒ ｅ） 《 ｔ ｏ Ｔｃ Ｍ ｅＰ ｃ
ＴＮ 合 金形 状 记 忆和 超弹 性 特 性 的应 用 ｉｉ
在 钛 合 金 中 ，Ｔ 和 Ｎ 的 原 子 比各 ５ ％的合 金 ｉ ｉ ０ 其应 用 实例 和所采 用 的加 工技 术 。
魏 氏体 组织 。对 于 外径 为 ９０ｍｍ 的环 件 ，最 佳 的 ０
Ｔ一Ｍ一Ｖ合金铸锭 ，首先在 １ ０ 的 １ 区加 ｉ ６ ４ ０ｏ １ Ｃ ３相 工 ，以破 碎粗 大 、不 均匀 的铸 态 组织 ；然 后 在
＋１ 区 加 工 ，最 终 获 得 １ 变 基 体 上 含 有 细 ３相 ３转
成 不 同引起 相 变温 度不 同 的差 别 ，其实 质 可 以认 为
形 状 记 忆 效 应 是 在 低 温 马 氏 体 相 所 施 加 的变
形 ，加热时转变为高温奥氏体母相而恢复原来形状
的特性。马氏体相的结构因温度范围及合金 系不同
而分为 Ｒ相，斜方马氏体相 、单斜马氏体相 ３ 类。
轧制条件 为加热温度 ９０ｏ ５ Ｃ，进料 速度 ０ ｍ ｓ ．ｍ ／ ５ 。 在此条件下 ，环材轧制组织与模拟结果一致 ，尽管 在环材边部发现有拉长的 相 ，但绝大多数区域还 是 比较均匀的 ＋３组织 ，没有发现加工缺陷。 １
的变化 因素 （ ２５ ｍ） 约 ． ｍ 。坯 料尺 寸 中还必 须考 ４
水 开关 阀 、家 电等 ，也 用 于新 干 线 的油 量 调 整 ，汽
腿等，眼镜架的设计含有实用性 和装饰性要素 ，需 要采用 ＴＮ 加工技术中更苛刻的技术 ，如旋锻 、冲 ｉｉ 压、镀 、各种研磨 以及 过去认 为不可能的冲压后落 料等加工技术 。ＴＮ 合金眼镜架的应用 ，早在 １８ ｉｉ ９１
对于外径为 ￣ ０ ｍ的环件 ，其环坯 尺寸为外径 ｂ ０ｍ ９ ９ １ ｍ，内径 ８５ ｍ ２ ｍ １ ，高 １５ ｍ；使用尺寸为外 ｍ １ ｍ 径 ４ ０ ｍ，内径 ２ ０ ｍ，高 １０ ｍ的原始坯料 。 ４ｍ ２ｍ ３ｍ 用有限元方法 ，可以模拟环轧参数变化对材料 内部状态参数 ，如应变 、应变速率及温度变化的影 响。在进行有限元模拟时 ，热成形过程中产生的变 形热对流变应力的作用必须予以考虑。有 限元模拟 结果显示 ，在轧制过程 中，随温度升高，环材形状
小 、等轴或拉长 的 组织 。研究所用轧机 的最大
轧制 力 为 ９ ０ｋ ８ Ｎ，模 具 预热 至 １０ｏ左 右 ，主 轧辊 ５ Ｃ 的角 速度 为 ２ ｍｉ。 ６ｒ ｎ ／
轧制环材时，必须考虑产品的最终 尺寸 以及环 材的表面公差 ，包括不可避免的缺陷（ ２ ４ ｍ 、 约 ． ） ５ｍ 环材 直径 的变 化因素 （ ０１ ｍ） 约 ． ｍ 以及 高度或壁厚
１ 形 状记 忆特性 （ 感器 、驱动 器用 途 ） 传
称为 ＴＮ 合金 ，它是具有形状记忆和超弹性特性 的 ｉｉ
合金 ，已开发 了许多用途 的产品。Ｔ ｉ ｉ 的组成 比稍 Ｎ
作变动 ，其相变温度可在 ０ １０ｏ附近 自由变化 。 ～ ０ Ｃ 而添加相应 的元 素就可 以得到所要求的附加特性 ， 这些添加元素一般为 ｃ ，ｃ ，Ｃ，Ｆ 等。 ｕ ｏ ｒ ｅ 形状记忆特性和超弹性特性实际上仅仅是因组
作为形状记忆效应 的应用 ，考虑到对温度循环
的耐久性 ，几乎都采用圈式弹簧的形状 ，利用 ＴＮ ｉｉ 合金 的温度特性用作温度敏感元件兼驱动件。也就
是 当达到 恢 复弹 簧形 状 的温 度 ，即 相 变 温 度 时 ，敏
是一 回事。相变温度在室温以下者 ，在室温使用 的
产 品 是 利 用 其 超 弹 性 特 性 。相 变 温 度 在 室 温 以 上
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曩
Ｔ一６ ｌ ｖ合 金 大 型 环 件 的 环 轧 设 计 ． Ａ 一４
鉴于 Ｔ一 Ａ＿ Ｖ合金优异的综合力学性能 ，该 ｉ ｌ ６ ４ 合金已成为当前航空 、电力、海洋工程应用最多 的 材料。环件是航空应用的一个 主要产品，一般通过 环轧生产 ，但环轧产生的表面缺陷对材料的使用具 有不利影响。尽管有许多研究者提出了一系列方法 和理论 ，如局部流变或失稳理论等 ，但对成形过程 中不稳定变形行为 的预测还需要修正 。最近，韩 国 浦项科技大学利用计算和有限元方法开展了这方面 的研究工作。
眼 镜 架 是 日本 福 井 县 的地 方 产 业 ， 日本 国 内 ９ ％以上 的镜架 是 福 井县 生 产 的。镜 架 的主要 部 件 ０ 有镶 镜 片 的镜 圈 （ 镜框 ） 、鼻 梁 、桩 头 、鼻 托 、镜 架
向动作 。这样 ，由于传感器和驱动器相兼 ，就不要 程序电路 ，配线 、马达 、敏感元件 、电源等部件 ， 使节省空间和轻量化。在 日 本主要用于冷热水混合
者 ，加热使恢复原来形状是利用其形状记忆特性。
下 面概 述 ＴＮ 的形状 记 忆特性 和超弹 性特 性及 ｉｉ
感元件就感知 ，同时，驱置弹簧 的力
维普资讯
一
又 大 于驱动 力 而恢 复 原状 态 ，即可 产生 对 温 度 的双
一
致 性增加 ，特 别是在温 度 ９ ０ｏ ５ Ｃ、进料速 度为
０ ｍｓ ，变形均匀性更好 ，且表面的应变要高 ．ｍ ／时 ５ 于中间的。另外 ，由于表面与轧辊问有热传递 ，表 面温度也低于中间的。但 由于变形热效应存在 ，变 形 时坯料温度会升高 ２ ２ ０～ ５℃，这意味着初始加 热温度在 ９０ｏ时 ，Ｔ一 Ａ—Ｖ合金经过轧制变形 ， ７ Ｃ ｉ １４ ６ 其温度升高会至 １ ３相转变温区 ，进而产生粗大 的
虑轧制过程 的冲孔损失 和加热烧损等 。通过计算 ，
韩明臣摘译 自 Ｊ ａ ｒ ｒ ｅ） 《 ｔ ｏ Ｔｃ Ｍ ｅＰ ｃ
ＴＮ 合 金形 状 记 忆和 超弹 性 特 性 的应 用 ｉｉ
在 钛 合 金 中 ，Ｔ 和 Ｎ 的 原 子 比各 ５ ％的合 金 ｉ ｉ ０ 其应 用 实例 和所采 用 的加 工技 术 。
魏 氏体 组织 。对 于 外径 为 ９０ｍｍ 的环 件 ，最 佳 的 ０
Ｔ一Ｍ一Ｖ合金铸锭 ，首先在 １ ０ 的 １ 区加 ｉ ６ ４ ０ｏ １ Ｃ ３相 工 ，以破 碎粗 大 、不 均匀 的铸 态 组织 ；然 后 在
＋１ 区 加 工 ，最 终 获 得 １ 变 基 体 上 含 有 细 ３相 ３转
成 不 同引起 相 变温 度不 同 的差 别 ，其实 质 可 以认 为
形 状 记 忆 效 应 是 在 低 温 马 氏 体 相 所 施 加 的变
形 ，加热时转变为高温奥氏体母相而恢复原来形状
的特性。马氏体相的结构因温度范围及合金 系不同
而分为 Ｒ相，斜方马氏体相 、单斜马氏体相 ３ 类。
轧制条件 为加热温度 ９０ｏ ５ Ｃ，进料 速度 ０ ｍ ｓ ．ｍ ／ ５ 。 在此条件下 ，环材轧制组织与模拟结果一致 ，尽管 在环材边部发现有拉长的 相 ，但绝大多数区域还 是 比较均匀的 ＋３组织 ，没有发现加工缺陷。 １
的变化 因素 （ ２５ ｍ） 约 ． ｍ 。坯 料尺 寸 中还必 须考 ４
水 开关 阀 、家 电等 ，也 用 于新 干 线 的油 量 调 整 ，汽
腿等，眼镜架的设计含有实用性 和装饰性要素 ，需 要采用 ＴＮ 加工技术中更苛刻的技术 ，如旋锻 、冲 ｉｉ 压、镀 、各种研磨 以及 过去认 为不可能的冲压后落 料等加工技术 。ＴＮ 合金眼镜架的应用 ，早在 １８ ｉｉ ９１