热处理工艺对Ti-Ni合金相变及形状记忆行为的影响

发布日期:[09-04-30 09:26:30] 浏览人次:[]

【摘要】 研究了热处理工艺对Ti-50.2Ni合金相变及形状记忆行为的影响。结果表明,冷变形Ti-Ni合金中温退火后相变类型为0.gif (1214 bytes),组织形态呈纤维状;固溶+低温退火处理后,相变类型为P065.gif (888 bytes)M,组织形态呈等轴状。中温退火后,形状记忆效应(SME)良好。随中温退火温度(Th)升高,R、P相变温度降低,M相变温度升高。Th≥823K后,SME变差。冷却方式、淬火次数对相变类型和SME影响不大。

关键词:Ti-Ni合金 热处理 相变 形状记忆效应

Effect of Heat Treatment Process on Transformation

and Shape Memory Behaviour of Ti-Ni Alloy

He Zhirong(Department of Mechanical Engineering,Shanxi Institute of Technology,Hanzhong 723003)

【Abstract】 The effect of heat treatment process on the transformation and shape memory behaviour of Ti-Ni alloy have been investigated.The results are as follows.After intermediate temperature annealing,the transformation type of the cold worked Ti-Ni wire is P→R→M,and microstructure is fibrous structure.When low temperature annealing after solution treatment is taken,the transformation type is PM,and the microstructure is equiaxial grain.Shape memory effect (SME) is better after intermediate temperature annealing.With increasing annealing temperature(Th),R,P transformation temperature is decreased,and M transformation temperature is increased.As Th≥823K,SME changed into bad.Cooling way and quenching times have little effect on transformation type and SME.

Key words:Ti-Ni alloy,heat treatment,transformation,shape memory effect

Ti-Ni合金具有良好的形状记忆效应(SME)[1]。为了获取SME,对近等原子比Ti-Ni合金,可采用中温退火处理或固溶+低温退火处理;对富Ni合金,除上述处理方法外还可采用时效处理[2]。同一合金按不同工艺处理后的相变及形状记忆行为的对比研究尚未见报道。本文以Ti-50.2Ni合金为对象,旨在系统研究热处理工艺因素对Ti-Ni合金相变及形状记忆行为的影响,为优化形状记忆处理工艺提供依据。

1 试验方法

以纯度为99.9%的电解镍和99.7%的海绵钛为原料,用真空中频感应炉熔炼了Ti-50.2Ni(原子百分数)合金。合金铸锭经旋锻、拉拔等多道工序制成直径分别为1mm和3mm的丝。试样分别经中温(673~823K)退火和固溶(1113K)加低温(533K)退火处理,冷却方式采用水冷或空冷。相变温度、相变热等用Perkin Elmer DSC 7型示差扫描热分析仪(DSC)测量,加热冷却速率为10K/min,温度范围233K~423K。显微组织在S-2700扫描电镜上观察。腐蚀剂为HF∶HNO3∶H2O=1∶4∶5。SME用弯曲法和拉伸法测试。弯曲法的弯曲半径为10mm。拉伸试验在Instron 1195型电子拉伸机上进行,应变速率为3×10-3,试样尺寸φ1mm×140mm,标距60mm。

2 试验结果

2.1 加工状态对相变和SME的影响

Ti-50.2Ni合金在冷加工、693K中温退火及1113K固溶+533K低温退火状态下,加热冷却时的热分析DSC曲线如图1所示,其中R、M和P分别代表R相、马氏体和母相。由图1可见,在冷加工和中温退火状态下,Ti-Ni合金加热冷却时的相变类型皆为0.gif (1214 bytes)[3],经固溶+低温退火后的相变类型为P065.gif (888 bytes)M[3]。3种加工状态相比,中温退火后Ti-Ni合金的相变峰最尖锐,相变热(峰面积)最大。

图1 不同加工状态下Ti-Ni合金的热分析DSC曲线

1.冷加工状态 2.693K退火

3.1113K固溶+533K退火

对直线状Ti-Ni丝用弯曲法测试了3种加工状态下的SME。结果表明,中温退火后的SME最好。

不同加工状态下Ti-Ni合金丝的组织如图2所示。中

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本文关键字:热处理  工艺  Ti-Ni合金  相变  形状  记忆行为  影响
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