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变形约束时效NiTi形状记忆合金弹簧的双程记忆效应

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材料导报 2015年第10期29卷 89-93页

作者：王建鑫田新衍江西赛维LDK光伏硅科技有限公司新余338000

利用变形约束时效的方法制作了双程记忆弹簧,采用DSC和温度-位移记录仪表征了弹簧的相变行为和双程记忆效应。DSC和双程记忆动力学曲线均表明弹簧在升温过程的形状变化由马氏体逆相变M/R→A控制,而冷却过程受A→R→M两阶段相变控制,并且... 详细信息

利用变形约束时效的方法制作了双程记忆弹簧,采用DSC和温度-位移记录仪表征了弹簧的相变行为和双程记忆效应。DSC和双程记忆动力学曲线均表明弹簧在升温过程的形状变化由马氏体逆相变M/R→A控制,而冷却过程受A→R→M两阶段相变控制,并且R相变对双程记忆应变量的贡献比马氏体相变的贡献大。与马氏体相变相比,R相变诱发的双程记忆效应具有较窄的动作滞后温度以及很高的记忆稳定性,这与变形约束时效时所获得的一定取向的Ti3Ni4相共格内应力场有关。结果表明:变形约束时效是获得双程记忆弹簧的良好途径,制作方法相对简单,获得的双程记忆应变量大,且稳定性高,尺寸制作具有很强的可设计性以及动作温度的可控性。

关键词：双程记忆效应 NiTi合金弹簧约束时效形状记忆合金马氏体相变

选区激光熔化成形TiNi记忆合金的双程记忆效应研究

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选区激光熔化成形TiNi记忆合金的双程记忆效应研究

作者：李昊航中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

TiNi合金的双程形状记忆效应能够使其在高低温转换过程中自发的发生形状改变,输出力和位移,其被认为在驱动领域具有广泛的应用前景。但是采用传统机加工方法,难以制备具有复杂构型的高精度TiNi记忆合金驱动器件。选区激光熔化(Selective... 详细信息

TiNi合金的双程形状记忆效应能够使其在高低温转换过程中自发的发生形状改变,输出力和位移,其被认为在驱动领域具有广泛的应用前景。但是采用传统机加工方法,难以制备具有复杂构型的高精度TiNi记忆合金驱动器件。选区激光熔化(Selective Laser Melting,简称SLM)作为增材制造技术的一种,具备制备复杂结构的能力,同时因较高的表面光洁度和尺寸精度,近年来被广泛用于TiNi记忆合金复杂结构器件制备研究。本论文对SLM成形TiNi合金的双程形状记忆效应进行系统研究,通过马氏体预变形及热机械训练的方法,探究其双程记忆效应的发展规律;通过立方桁架点阵结构设计,首次在SLM制备TiNi合金多孔结构中获得较大的双程记忆应变(11.93%),研究结果有望为设计与制备新型复杂结构TiNi记忆合金驱动器件提供新思路。本论文的主要研究内容及结果如下:采用选区激光熔化方法制备了不同构建方向的Ti-50.2 at.%Ni合金样品,对经单次马氏体预变形处理样品的双程记忆效应进行研究,结果表明构建方向对双程记忆应变量无明显影响,通过马氏体预变形处理得到的最大双程记忆应变为2.24%(预变形量为12%),低于传统商用TiNi合金的4%～5%,被认为在预变形过程中产生的较大塑性变形是导致SLM制备TiNi合金呈现较小双程记忆应变的主要原因。经10次拉伸应变12%形状记忆循环训练,SLM制备TiNi合金的不可回复应变由5.53%增至7.67%,但同时其双程记忆应变得到一定改善,由2.24%增至2.72%,表明在循环过程中生成的位错结构与应力场有利于降温过程中择优取向马氏体变体的形核与生长,促进其双程记忆应变增加。另外,经不同恒应力升降温10次循环训练,样品所得最大双程记忆应变为1.90%,表明SLM制备TiNi合金的双程记忆效应与恒应力值密切相关。设计并制备了四种构型的立方桁架点阵结构,并对其力学性能和双程记忆效应进行测试。结果表明,在立方桁架点阵结构体系中,形状记忆循环训练的预应变值是影响双程记忆应变的最主要因素,其中,体心立方点阵结构经10次预应变为65%的形状记忆循环训练后其双程应变达11.93%,为复杂结构TiNi合金驱动器件设计与制备提供新思路。

关键词： TiNi形状记忆合金选区激光熔化双程记忆效应点阵结构

两步训练Ni51Ti49合金中位错促进的Ni4Ti3析出行为及其对双程记忆效应的调控机制

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两步训练Ni51Ti49合金中位错促进的Ni4Ti3析出行为及其对双程记忆...

作者：余志超华南理工大学

学位级别：硕士

本论文基于缺陷交互作用机制创新设计了循环加载后约束时效的两步训练法实现NiTi合金双程记忆效应的优化,探索了位错促进下的NiTi相析出对双程记忆效应的调控机制,为Ni Ti合金中的缺陷交互作用研究和基于马氏体相变的功能行为调控提供... 详细信息

本论文基于缺陷交互作用机制创新设计了循环加载后约束时效的两步训练法实现NiTi合金双程记忆效应的优化,探索了位错促进下的NiTi相析出对双程记忆效应的调控机制,为Ni Ti合金中的缺陷交互作用研究和基于马氏体相变的功能行为调控提供了基础理论和实际应用方面的重要参考。本论文采用热/力循环加载后约束时效对快速凝固法制备的NiTi合金条片进行双程记忆效应训练;结合双程记忆效应回复率测定、相变行为分析以及微观结构表征等实验手段,阐明了不同循环加载在NiTi合金中引入的位错结构特征及其在NiTi相生长中的影响规律,掌握了两步训练关键参数在合金马氏体相变及双程记忆效应中的影响规律;利用Eshelby夹杂理论计算了不同位错结构下NiTi相的综合共格应变场,进一步揭示了位错和NiTi相形成的缺陷体系在双程记忆效应中的作用机制。研究结果表明,通过热循环或拉伸循环加载在固溶态Ni51Ti49合金中引入的位错在后续的约束时效中作为异质形核点有效促进了Ni4Ti3相析出,使得Ni51Ti49合金中形成了取向一致、尺寸更小、更加密集和比例更高的Ni4Ti3相,从而增强了Ni4Ti3相形成的取向性共格应力场。在-196～100°C热循环200次后约束时效将NiTi合金完全马氏体状态下的双程记忆回复率提升至107%。在250 MPa拉伸应力下循环加载5次后约束时效使NiTi合金获得最佳双程记忆效应,回复率高达115.0%。相较热循环引入的无取向性位错本身应力场对NiTi相取向性共格应力场的负面影响,拉伸循环加载引入的定向排列的位错产生的应力场和析出相共格应力场耦合会增强取向性的应力场,从而进一步增强合金双程记忆效应。通过Eshelby夹杂理论计算了不同位错结构下析出的NiTi相的综合共格应变场,结果表明,随着NiTi析出相密度的增加,多个NiTi析出相颗粒产生的平均应变和大于0.5%应变所占面积分数增大,即NiTi综合取向性应变场的增强,有利于增强NiTi合金的双程记忆效应。量化分析结果证明,NiTi合金的双程记忆效应是NiTi析出相共格应力场与位错应力场综合作用的结果。

关键词： NiTi形状记忆合金双程记忆效应两步训练位错 Ni4Ti3析出相

TiNiCu形状记忆合金双程记忆效应和相变特征的研究

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TiNiCu形状记忆合金双程记忆效应和相变特征的研究

作者：陈丽萍江苏大学

学位级别：硕士

本文以TiNiCu形状记忆合金弹簧为研究对象，研究了不同时效温度、不同训练形变量对该合金双程记忆效应和相变特征的影响。为研究该合金的双程记忆恢复率的稳定性，训练后又进行了2000次的热循环。在400—600℃温度范围内，以450℃为临... 详细信息

本文以TiNiCu形状记忆合金弹簧为研究对象，研究了不同时效温度、不同训练形变量对该合金双程记忆效应和相变特征的影响。为研究该合金的双程记忆恢复率的稳定性，训练后又进行了2000次的热循环。在400—600℃温度范围内，以450℃为临界值，100次热机械训练和2000次热循环后的双程记忆恢复率随时效温度的增加先增大后减小，在450℃时效的双程记忆恢复率均达到最大值。2000次热循环后，TiNiCu SMA弹簧的双程记忆恢复率发生了衰减。在热循环初始阶段(前100次)，双程记忆恢复率衰减很快，热循环100次后衰减速度变小最后趋于平缓。不同时效温度的析出相也有差别，400-600℃温度范围内均有fcc-Cu相析出。在400和450℃时效析出CuTi相，在500和550℃析出的是CuTi并有少量NiTi析出。训练形变量不同，TiNiCu SMA弹簧具有不同的双程记忆恢复率。当训练形变量在70-250mm范围内，双程记忆恢复率随训练形变量的增加而增加，但是当训练形变量大于250mm时，双程记忆恢复率会降低。当训练形变量为250mm时，最大双程记忆恢复率为76％，2000次热循环后双程记忆恢复率衰减为74％。 As、Af、Ms和Mf随时效温度的增加而增加，当时效温度大于500℃时，发现As和Af稍有下降。以450℃×1h／WC试样为研究对象，经过100次训练后，Af、Ms和Mf随训练次数的增加有减小的趋势，但As会略有增加;将该试样进行2000次的热循环后，相变温度会下降。在热循环前100次内As、Af、Ms和Mf波动很大，但随着热循环次数的增加，相变温度变化平缓，逐渐趋于稳定。训练100次和热循环2000次后，与没有经过训练和热循环的试样相比，相变温度发生了漂移。当训练形变量为250mm时，训练100次和热循环2000次后的相变温度比较稳定，这对TiNiCu SMA弹簧用做驱动元件具有重要指导意义。

关键词： TiNiCu形状记忆合金双程记忆效应热机械训练热循环相变温度

Cu-Zn-Al合金的双程记忆效应及其稳定性

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有色金属材料与工程 1985年第4期 10-15+49页

作者：刘和江伯鸿陈树川徐祖耀王承宝上海合金厂上海交通大学

经一定热处理和应变后的Cu-Zn-Al合金具有良好的双程形状记忆效应,有希望在工业上获得应用,研究了多次热循环及在不同温度时效对Ms温度和形状回复性能的影响。经700次热循环后的双程形状回复率仍高达60％左右,高温时效使双程形状回复率... 详细信息

经一定热处理和应变后的Cu-Zn-Al合金具有良好的双程形状记忆效应,有希望在工业上获得应用,研究了多次热循环及在不同温度时效对Ms温度和形状回复性能的影响。经700次热循环后的双程形状回复率仍高达60％左右,高温时效使双程形状回复率衰退很快,但在100℃以下时效则对双程形状回复性能影响不大。

关键词：双程记忆效应 Cu-Zn-Al 时效形状回复率马氏体相变马登斯相变位移性相变 Zn Al

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影响TiNi双程记忆效应发展的因素

钛合金信息 1992年第3期 9-10页

作者：张国才

热循环对Cu－Zn－Al合金双程记忆效应的影响

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华东冶金学院学报 1995年第4期12卷 378-381页

作者：张庆安谷南驹华东冶金学院河北工学院

本文研究了热循环对Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ形状记忆合金双程记忆效应的影响。结果表明：双程记忆恢复率随着热循环次数的增加而不断衰减。

关键词：形状记忆合金双程记忆效应热循环合金

基于双程形状记忆效应的SMA-MR隔振器隔振性能研究

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基于双程形状记忆效应的SMA-MR隔振器隔振性能研究

作者：董帅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

金属橡胶(Metal Rubber,MR)隔振器具有优良的隔振性能,被广泛用于解决苛刻工况下的振动问题。将形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)和金属橡胶材料结合能够用于研制隔振性能随温度变化的半主动控制隔振器,以解决常规隔振器难以适应... 详细信息

金属橡胶(Metal Rubber,MR)隔振器具有优良的隔振性能,被广泛用于解决苛刻工况下的振动问题。将形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)和金属橡胶材料结合能够用于研制隔振性能随温度变化的半主动控制隔振器,以解决常规隔振器难以适应变载荷和变刚度等工况的难题。然而,目前基于SMA的MR隔振器的双程记忆效应实现方法尚不明确,对于其静力学特性和动力学特性变化规律缺乏深入的研究。本文针对形状记忆合金金属橡胶(SMA-MR)及其隔振器的双程记忆效应和隔振性能展开研究,为进一步实现双程SMA-MR隔振器的半主动控制应用奠定基础。首先,基于Ni Ti形状记忆合金的金相随应力和温度激励的变化规律,分析了SMA微元弹簧和SMA-MR的形状双程记忆效应;通过SMA丝的准静态拉伸试验分析了具有温控特性和超弹特性的Ni Ti金属丝的力学性能差异;通过热处理和训练实现了SMA微元弹簧的双程记忆效应;通过对比两种训练方法试验结果,确定了SMA-MR形状记忆与超弹结合循环训练方法,实现了SMA-MR自由高度随温度变化的双程可控;通过SMA-MR的稳态热传导仿真及温升试验,研究了利用加热片进行半主动控制的可行性。其次,设计了包含温度控制模块和双程记忆效应的SMA-MR隔振器,并完成了在主动温控条件下的准静态试验,得到了SMA-MR构件的静力学性能随往复升降温度的变化规律;基于速度对SMA-MR静力学性能的影响,分析了SMA-MR的迟滞阻尼特性;建立了双程SMA-MR隔振器的力学模型,基于双程SMA-MR隔振器的温控准静态试验,得到了温度和位移幅值对其静力学性能的影响规律。最后,利用双程SMA-MR隔振器、温度控制器和振动试验台搭建了动力学试验系统;完成了循环升降温度条件下的正弦扫频试验,得出了温度对双程SMA-MR隔振器动力学响应的影响;通过不同幅值、不同脉冲宽度的冲击试验发现了冲击隔离系数和响应时间随温度的变化规律;通过隔振器动力学和静力学对比以及不同条件下的冲击力、速度随位移变化对比分析,验证了SMA-MR阻尼特性的分析。SMA-MR隔振器动力学试验研究也为其动态响应性能的双向调节方法提供了一定的依据。

关键词：形状记忆合金金属橡胶隔振器双程记忆效应隔振性能

NiTi基高温记忆合金相变行为与组织性能研究进展

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稀有金属材料与工程 2018年第7期47卷 2269-2274页

作者：袁志山吝德智崔跃冯昭伟李君涛尚再艳朱明熊晓东王兴权有研亿金新材料有限公司北京102200 有研医疗器械(北京)有限公司北京102200

总结了近年来国内外Ni-Ti-Pd和Ni-Ti-Pt高温镍钛形状记忆合金研究进展,分析了化学成分、热机械处理和训练工艺等对高温记忆合金的马氏体相变行为、高温单程和双程记忆性能和循环使用性能稳定性等方面的影响。结果表明,Ni-Ti-Pd和Ni-Ti-P... 详细信息

总结了近年来国内外Ni-Ti-Pd和Ni-Ti-Pt高温镍钛形状记忆合金研究进展,分析了化学成分、热机械处理和训练工艺等对高温记忆合金的马氏体相变行为、高温单程和双程记忆性能和循环使用性能稳定性等方面的影响。结果表明,Ni-Ti-Pd和Ni-Ti-Pt高温镍钛形状记忆合金的相变温度、滞后宽度、高温马氏体变形与蠕变行为、高温循环特性等受显微组织影响显著。通过采取Sc、B、Cu等元素合金化、固溶和时效、冷轧退火处理,有利于细化晶粒,在基体析出细小弥散沉淀相,如Ti_2Ni和Ti_2(Ni,Pd)等,起到固溶强化和沉淀强化作用,改善高温记忆合金高温记忆性能。在一定应力条件下训练处理,在基体形成具有特定应力场位错组态易于诱发择优取向的马氏体变体形核,从而提高高温单程和双程记忆性能和功能尺寸稳定性。

关键词：高温记忆合金镍钛形状记忆合金 Ni-Ti-Pd Ni-Ti-Pt 双程记忆效应