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作者：杨樨中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在NiTi系记忆合金中,存在一种应变短程有序纳米畴形成的应变玻璃结构,这些纳米畴是在母相向长程有序的马氏体相转变过程中受到抑制而形成的。最近,在NiTi Pt中发现了一种新的应变玻璃转变机制:大量的面缺陷晶界和大原子点缺陷共掺杂形... 详细信息

在NiTi系记忆合金中,存在一种应变短程有序纳米畴形成的应变玻璃结构,这些纳米畴是在母相向长程有序的马氏体相转变过程中受到抑制而形成的。最近,在NiTi Pt中发现了一种新的应变玻璃转变机制:大量的面缺陷晶界和大原子点缺陷共掺杂形成应变玻璃。本研究中拟用更大原子半径的Hf原子掺杂验证该原理的适用性。此外,nitihf合金体系中可以通过时效析出H相,这种析出相可以引入与NiTi相似的共格应变场。普遍认为,富Ni的NiTi合金中析出相的共格应变场是R相变的诱因,然而,在所有析出H相的nitihf合金中均不发生R相变。本研究中以本身存在R相变的NiTi Fe体系作为基础,设计了一系列NiTiFeHf合金,通过改变Hf、Fe含量与时效工艺,研究析出相对R相变的影响,结果表明在析出了H相的合金中,R相变却不能发生,可能由于Hf元素对R相变的抑制大于共格应变对R相变的诱发。对NiTiFeHf合金的力学性能测试表明,Hf元素含量大于5 at.%时,材料脆性增加,适当提高Hf元素含量可以提高材料性能。晶界、Ni元素、Fe元素、Hf元素共同强化的纳米晶NiTi FeHf合金表现出良好的力学性能:室温下可恢复应变达6.8%,沿拉伸方向母相（110）晶面的晶格应变最大可达6.0%;-100℃时可恢复应变达7.8%,且应力滞后最小为约70 MPa,同时在30次循环后可恢复应变仍有7.7%。

关键词：形状记忆合金应变玻璃 nitihf NiTiFeHf

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高压扭转nitihf高温形状记忆合金的微观组织与马氏体相变

高压扭转NiTiHf高温形状记忆合金的微观组织与马氏体相变

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作者：任艺哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

nitihf基合金由于具有较好的形状记忆效应以及成本低等优点,是最具研究价值的高温形状记忆材料之一。但是,由于高体积效应,nitihf合金在马氏体相变过程中会产生较低的位错剪切力,限制了其在工程上的广泛应用。高压扭转技术是通过剧烈塑... 详细信息

nitihf基合金由于具有较好的形状记忆效应以及成本低等优点,是最具研究价值的高温形状记忆材料之一。但是,由于高体积效应,nitihf合金在马氏体相变过程中会产生较低的位错剪切力,限制了其在工程上的广泛应用。高压扭转技术是通过剧烈塑性变形细化晶粒从而提高屈服强度的有效方法之一。本文主要采用电子探针分析、X射线衍射分析、透射电子显微分析、差示扫描量热仪和显微硬度测试等方法研究固溶处理、HPT处理以及HPT处理后不同时效处理对nitihf合金的微观结构、马氏体相变行为和显微硬度的影响。室温下,固溶处理nitihf合金的显微组织主要是B19’马氏体,马氏体变体间呈(011)I型孪晶关系。冷却和加热过程中,合金仅发生B2?B19’的一步马氏体相变,随时效时间延长其相变温度先缓慢升高后保持平稳。经室温HPT处理的样品中非晶相和纳米晶共同存在。经300℃HPT处理后,合金中出现单变体马氏体板条结构。HPT处理后,在550℃下时效,晶粒尺寸先迅速生长后速度减慢。短期时效时合金的显微硬度变化符合Hall-Petch关系。在500℃下时效,HPT处理样品的显微硬度的变化趋势与550℃相同,但随时效时间延长其晶粒尺寸增长速度有所减慢,且晶粒尺寸减小。仅在时效10 h时样品显微硬度与晶粒尺寸之间的关系偏离Hall-Petch关系。在450℃下时效,由于反Hall-Petch关系时效6 min后样品硬度比时效15min低,且样品的平均晶粒尺寸最小。在550℃下时效,随时效时间延长,合金相变温度先缓慢升高而后呈现下降的趋势,且相变温度均高于室温。在500℃下时效,马氏体相变峰值温度M随时效时间延长缓慢升高。

关键词：形状记忆合金 nitihf 高压扭转马氏体相变晶粒细化

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TiNiHf/SiO_(2)/Si shape memory film composites for bidirectional micro actuation

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International Journal of Smart and Nano Materials 2022年第2期13卷 293-314页

作者： Sabrina M.Curtis Marian Sielenkamper Gowtham Arivanandhan Duygu Dengiz Zixiong Li Justin Jetter Lisa Hanke Lars Bumke Eckhard Quandt Stephan Wulfinghoff Manfred Kohl Institute for Materials Science Kiel University(CAU)KielGermany Materials Science and Engineering University of MarylandCollege ParkMDUnited States Institute of Microstructure Technology Karlsruhe Institute of Technology(KIT)KarlsruheGermany

The martensitic phase transformation in Ti_(40.4)Ni_(48)Hf_(11.6) shape memory alloys is leveraged for bi-directional actuation with TiNiHf/SiO_(2)/Si *** shape memory properties of magnetron sputtered Ti_(40.4)Ni_(48)Hf_(11.6) films annealed at 635℃-5 min are influenced by film thickness and the underlying *** TiNiHf film thick-ness from 21μm to 110 nm results in the reduction of all characteristic transformation temperatures until a critical thickness is ***,Ti_(40.4)Ni_(48)Hf_(11.6) thin films as low as 220 nm show transfor-mations above room temperature when deposited on SiO_(2) buffer layer,which is of great interest in *** comparison,220 nm films on Si substrates are austenitic at room temperature,and thus not suitable for *** fatigue tests on TiNiHf/SiO_(2)/Si bimorphs demonstrate better functional fatigue characteristics than freestanding films,with an average reduction of 15℃ after 125 cycles,with tempera-ture stabilization *** bi-directional actuation results are promising in the development of bistable actuators within a PMMA/TiNiHf/Si trimorph composite,whereby the additional PMMA layer undergoes a glass transition at 105℃.With the aid of constitutive modeling,a route is elaborated on how bistable actuation can be achieved at micro-to nanoscales by showing favorable thickness combinations of PMMA/TiNiHf/Si composite.

关键词： Bimorph microactuator nitihf bistable actuator shape memory alloy thin films

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nitihfScNb高温形状记忆合金的显微组织与马氏体相变行为

NiTiHfScNb高温形状记忆合金的显微组织与马氏体相变行为

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作者：付长安哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

nitihf基合金由于具有良好的形状记忆效应以及较低的成本而成为了最具研究价值的高温形状记忆合金之一。但是,nitihf合金的超弹性较低,冷热加工性能和循环稳定性较差,这些限制了该系列合金的工程应用。本文以热循环性能良好的nitihfSc... 详细信息

nitihf基合金由于具有良好的形状记忆效应以及较低的成本而成为了最具研究价值的高温形状记忆合金之一。但是,nitihf合金的超弹性较低,冷热加工性能和循环稳定性较差,这些限制了该系列合金的工程应用。本文以热循环性能良好的nitihfSc作为基体,在其中加入不同含量Nb元素,以考察Nb含量和热处理工艺对(nitihfSc)Nb(x=0,5,10,15)合金的显微组织、马氏体相变行为和力学性能的影响。室温下,固溶态nitihfSc合金主要由马氏体基体和ScO相组成,在加入Nb元素后合金形成β-Nb相,β-Nb相与基体形成层片状的共晶组织。透射电镜结果表明,固溶态合金的马氏体变体之间呈现(011)Ⅰ型孪晶关系,而马氏体内部的亚结构为(001)型复合孪晶。550℃时效处理后nitihfSc合金内部析出了纺锤状的H相,这些H相弥散分布在马氏体变体内部,少量偏聚在较细的马氏体变体周围。相比于固溶态合金,550℃时效处理后(nitihfSc)Nb合金的马氏体形态未发生较大变化,但是H相的含量要远低于未加入Nb时的合金,这可能和β-Nb相有关。固溶态合金的马氏体相变温度随着Nb元素含量的增加而先增加后减少,Nb元素含量为5 at.%时相变温度最高。固溶态合金的相变滞后随Nb元素含量的增加而增大。随着循环次数的增加,固溶态合金的马氏体相变温度有所降低,在加入Nb元素后合金的热循环稳定性变差,相变滞后也随着热循环次数的增加而降低。时效处理对不含Nb的合金的相变温度有提升作用,但对含Nb合金的作用不大。随着时效温度的变化,Nb元素提升合金相变温度的能力减弱,在600℃时效处理后部分相变温度甚至有所下降。时效处理后合金的相变滞后略有降低,降低的程度与热处理工艺有关。随着热循环次数的增加,时效态合金的相变温度有所降低,相变滞后也有所降低,且在加入Nb元素后其降低的幅度增加,这表明Nb元素的加入降低了合金的热循环稳定性。固溶态合金的弹性恢复能力随着Nb元素含量的增加而增加,且其形状记忆恢复能力并未发生较大变化未发生较大变化。时效处理后合金的弹性恢复能力有所提升,而形状记忆恢复能力则略有下降。固溶态合金的显微硬度随着Nb含量的增加而增加,550℃时效处理后合金的显微硬度要略高于固溶态合金,这可能和H相的出现有关。Nb元素含量增加时其显微硬度呈现先增加后减小的趋势,其中550℃时效处理(nitihfSc)Nb合金的显微硬度最大。

关键词：高温形状记忆合金 nitihf β-Nb相马氏体相变热循环稳定性

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