B掺杂Ti-Ta-Zr-Fe形状记忆合金的马氏体相变和形状记忆效应

作     者：司曼曼 张国鑫 郑晓航 蔡伟 

作者机构：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 

出 版 物：《材料科学与工艺》 (Materials Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51971083) 

主　　题：形状记忆合金 元素掺杂 马氏体相变 形状记忆效应 循环稳定性 

摘      要：作为重要的金属智能材料，高温形状记忆合金在航空航天、火灾预警、核反应堆等高温服役环境中具有巨大的应用价值。钛基高温形状记忆合金具有优异的冷加工性能和力学性能，但其形状记忆效应有待提升。利用SEM、DSC、拉伸试验等测试方法研究了B元素掺杂和热机械处理对Ti-15Ta-15Zr-0.5Fe高温形状记忆合金的影响。B掺杂可以显著地细化晶粒，降低合金的相变温度，每掺杂0.1at.% B将使马氏体相变峰值温度Mp降低5 ℃。B元素在Ti-15Ta-15Zr-0.5Fe中的固溶度约为0.3at.%。B掺杂量超过0.3at.%时，B将与Ti发生共晶反应，生成短棒状或针状TiB。当B掺杂量为0.3at.%时，合金的可回复应变最大，形状记忆效应最佳。通过掺杂0.3at.% B元素和700 ℃/0.5 h退火处理后，(Ti-15Ta-15Zr-0.5Fe)99.7B0.3合金的晶粒明显细化，在预应变6%时合金的可回复应变达5.6%，相较于Ti-15Ta-15Zr-0.5Fe提升了25%。