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NiTi合金脉冲电流退火组织及性能研究
1
作者 朱国栋 张宝 +3 位作者 祖宇飞 陈国清 付雪松 周文龙 《热加工工艺》 北大核心 2026年第1期129-134,共6页
对冷轧后的NiTi合金分别采用脉冲电流及马弗炉在不同温度下进行退火,研究了脉冲电流退火处理对合金微观结构及相变行为的影响。结果表明,采用脉冲电流退火时,450和550℃退火后合金中分别析出粒状及椭圆薄片状Ti_(3)Ni_(4)析出相,显微组... 对冷轧后的NiTi合金分别采用脉冲电流及马弗炉在不同温度下进行退火,研究了脉冲电流退火处理对合金微观结构及相变行为的影响。结果表明,采用脉冲电流退火时,450和550℃退火后合金中分别析出粒状及椭圆薄片状Ti_(3)Ni_(4)析出相,显微组织由冷轧态的相变马氏体孪晶向等轴状奥氏体转变,650℃退火后可完成再结晶。随脉冲电流退火温度升高,退火后合金的相变行为发生改变,在DSC相变行为测试过程中,该合金冷却时的相变类型由B2→B19'型向B2→R→B19'型转变(其中B2:奥氏体相A;B19':马氏体相M),马氏体转变及奥氏体转变的峰值转变温度M_(p)、A_(p)逐渐降低,且650℃退火后的峰值转变温度M_(p)=-53.81℃、A_(p)=-45.15℃。随退火温度升高,NiTi合金硬度总体上呈降低趋势,但在550℃退火时析出的Ti_(3)Ni_(4)相作为弥散夹杂颗粒,提高了基体强度,导致出现硬度增加的异常现象;在650℃退火后再结晶完成,硬度下降至252HV0.2。与马弗炉退火试样对相比,脉冲电流处理退火使NiTi合金再结晶温度降低100℃,降低了Ti_(3)Ni_(4)析出相的析出温度,随脉冲电流退火温度增加合金硬度下降更快。 展开更多
关键词 niti合金 脉冲电流退火 再结晶 相变行为 硬度
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NiTi合金与异种金属焊接及其在航天航空装备制造领域的应用
2
作者 张体明 兰鸣 +3 位作者 陈玉华 方乃文 谢吉林 王善林 《焊接学报》 北大核心 2026年第1期134-144,共11页
NiTi合金是一种具有重要工业价值的形状记忆材料,具有良好的形状记忆效应、耐磨性、超弹性和生物相容性,在许多领域都有极其广泛的应用前景.受限于其加工难度较大,为满足NiTi形状记忆合金结构件的轻量化要求,通常需要将NiTi形状记忆合... NiTi合金是一种具有重要工业价值的形状记忆材料,具有良好的形状记忆效应、耐磨性、超弹性和生物相容性,在许多领域都有极其广泛的应用前景.受限于其加工难度较大,为满足NiTi形状记忆合金结构件的轻量化要求,通常需要将NiTi形状记忆合金与其他易于加工的材料进行焊接.异质材料的焊接既能充分发挥材料本身的性能优势,又能大大减少由材料带来的系统集成的问题.文中主要介绍了NiTi形状记忆合金与异种金属的熔化焊与固相焊方法,分析了焊接过程中面临的主要难题及其解决措施.最后文中在NiTi形状记忆合金与异种金属焊接的基础上,介绍了其在航天航空制造领域的应用.文中总结了NiTi形状记忆与异种金属焊接的研究进展,同时为优化异质金属焊接接头质量提供思路. 展开更多
关键词 niti形状记忆合金 焊接技术 异种金属焊接 航空航天领域
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退火处理对NiTiTaHf形状记忆合金超弹性的影响
3
作者 季欣野 刘继辰 +2 位作者 陈枫 张凯 佟运祥 《材料工程》 北大核心 2026年第2期242-248,共7页
为了获得兼具高相变温度和良好冷加工特性的高温形状记忆合金,制备了NiTiTaHf形状记忆合金,通过冷拔获得了直径为0.2 mm的丝材。对不同温度退火丝材的显微组织、马氏体相变和超弹性行为的研究表明,NiTiTaHf合金丝材的超弹性对退火温度... 为了获得兼具高相变温度和良好冷加工特性的高温形状记忆合金,制备了NiTiTaHf形状记忆合金,通过冷拔获得了直径为0.2 mm的丝材。对不同温度退火丝材的显微组织、马氏体相变和超弹性行为的研究表明,NiTiTaHf合金丝材的超弹性对退火温度十分敏感,500℃退火的试样在20~200℃的温区内表现出超弹性,且超弹性恢复应变最大可达7.6%;而700℃下退火的试样仅在较窄的温区(140~200℃)内显示出较小的超弹性恢复应变(最大仅为3.3%)。不同温度退火导致的晶粒变化是引起超弹性差异的根本原因,500℃下退火试样的晶粒尺寸约为12 nm,处于应变玻璃态,这使合金具有宽温域超弹性。 展开更多
关键词 niti 形状记忆合金 超弹性 应变玻璃 微观组织
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NiTi基形状记忆合金梯度结构设计与超弹性调控的研究进展
4
作者 凌雅宁 陈顶熊 +2 位作者 卢书媛 蒋皓南 卢斌峰 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期11-16,23,共7页
形状记忆合金应力驱动超弹性的循环稳定性是影响弹热制冷效率与稳定性的关键问题。采用梯度结构设计策略调控超弹合金的相变滞后是实现高效、稳定弹热制冷的有效途径。近期研究进展表明,通过引入合适的梯度结构,可以调控超弹合金的滞后... 形状记忆合金应力驱动超弹性的循环稳定性是影响弹热制冷效率与稳定性的关键问题。采用梯度结构设计策略调控超弹合金的相变滞后是实现高效、稳定弹热制冷的有效途径。近期研究进展表明,通过引入合适的梯度结构,可以调控超弹合金的滞后损耗,进而提升材料制冷性能系数。综述了Ni Ti基合金晶粒尺寸梯度结构、化学梯度结构设计的最新进展,分析了梯度结构层的特征、梯度结构与合金超弹性的关联关系,并对两类梯度结构设计策略潜在的应用进行了展望。 展开更多
关键词 niti基合金 梯度结构 超弹性 相变滞后 弹热制冷
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激光粉末床熔融NiTi合金成形参数优化及点阵结构电解抛光
5
作者 赵军哲 杨蕊 +3 位作者 王敏卜 柴雨晴 彭越 郑聃 《粉末冶金材料科学与工程》 2026年第1期86-97,共12页
NiTi合金因形状记忆效应、超弹性及优异的生物相容性,广泛应用于航空航天和生物医疗领域。本文采用激光粉末床熔融技术制备Ni_(50.95)Ti合金,系统研究激光功率与扫描速度对冶金缺陷及显微硬度的影响,并分析最佳工艺条件下扫描面与建造... NiTi合金因形状记忆效应、超弹性及优异的生物相容性,广泛应用于航空航天和生物医疗领域。本文采用激光粉末床熔融技术制备Ni_(50.95)Ti合金,系统研究激光功率与扫描速度对冶金缺陷及显微硬度的影响,并分析最佳工艺条件下扫描面与建造面的显微组织特征,以及电解抛光对点阵节点表面形貌的调控效果。结果表明:较低扫描速度(450、550 mm/s)下合金易产生裂纹,较高扫描速度(650~850 mm/s)能显著提高合金致密度,但能量密度超过110 J/mm^(3)会加剧气孔形成。最优参数(135 W、650 mm/s)下,合金由B2奥氏体和B19′马氏体组成,呈现〈100〉//BD与〈110〉//BD织构且无裂纹。电解抛光3 min可有效去除未熔粉末并获得光滑无蚀坑表面,为NiTi合金点阵在生物医疗领域的应用提供了工艺支撑。 展开更多
关键词 niti合金 激光粉末床熔融 冶金缺陷 微观组织 电解抛光
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NiTi纤维对Ti/Al层状复合材料力学性能的影响
6
作者 果春焕 井旭日 +2 位作者 王树邦 时浩程 姜风春 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第5期1023-1031,共9页
针对NiTi纤维对于Ti/Al层状复合材料力学性能的影响问题,本文采用真空热压烧结方法制备Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料,并制备2组对比试样,采用准静态压缩实验方法进行研究,分析应力应变曲线和断裂形貌判断机理。结果表明:随着NiTi纤维... 针对NiTi纤维对于Ti/Al层状复合材料力学性能的影响问题,本文采用真空热压烧结方法制备Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料,并制备2组对比试样,采用准静态压缩实验方法进行研究,分析应力应变曲线和断裂形貌判断机理。结果表明:随着NiTi纤维的完全反应,Ti/(Al3Ti+Al3Ni)层状复合材料相较于Ti/Al3Ti层状复合材料和NiTi纤维增强Ti/Al3Ti层状复合材料拥有更为优异的韧性和能量吸收。 展开更多
关键词 niti纤维 层状复合材料 准静态压缩 应变率敏感性 断裂形貌 能量吸收 抗压强度 断裂机理
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选区激光熔化成形NiTi合金性能调控研究进展
7
作者 张刚 田卓原 +1 位作者 石玗 樊丁 《稀有金属材料与工程》 北大核心 2025年第5期1353-1366,共14页
NiTi合金因其出色的形状记忆和超弹性效应、良好的耐腐蚀性和生物相容性,在航空航天、生物医疗等领域有着巨大的应用潜力。因其自身材料特性,基于传统加工工艺难以精确构筑复杂构型部件,严重限制着其规模化应用与发展。选区激光熔化技术... NiTi合金因其出色的形状记忆和超弹性效应、良好的耐腐蚀性和生物相容性,在航空航天、生物医疗等领域有着巨大的应用潜力。因其自身材料特性,基于传统加工工艺难以精确构筑复杂构型部件,严重限制着其规模化应用与发展。选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)作为一种先进的快速成型技术可实现金属构件的一体化近净成形,特适合于低成本快速制造具有复杂结构的NiTi合金构件。本文综述了近年来国内外关于SLM调控NiTi合金性能的研究进展,重点评述了SLM对合金相变行为、力学性能和功能特性的影响规律及调控策略,揭示了NiTi合金性能失效机制,并展望了SLM成形NiTi合金研究中需重点突破的难题和未来发展方向,为保障生命安全和身体健康,推进医工交叉学科的快速发展提供参考。 展开更多
关键词 镍钛合金 形状记忆效应 选区激光熔化 微观结构 性能调控
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梯度纳米晶增强NiTi合金悬臂梁弯曲疲劳寿命
8
作者 黄凯 尹颢 邓中正 《材料导报》 北大核心 2025年第24期162-168,共7页
弯曲是NiTi合金在应用领域中极为广泛的受力模式之一,然而大变形弯曲服役工况下较差的循环稳定性与较短的疲劳寿命使得其应用范围大大受限。本工作通过纳米化工艺制备了不同晶粒尺寸梯度分布的NiTi板材,进行了两种挠度幅值的多场同步悬... 弯曲是NiTi合金在应用领域中极为广泛的受力模式之一,然而大变形弯曲服役工况下较差的循环稳定性与较短的疲劳寿命使得其应用范围大大受限。本工作通过纳米化工艺制备了不同晶粒尺寸梯度分布的NiTi板材,进行了两种挠度幅值的多场同步悬臂梁弯曲实验,通过分层微结构与应力分析讨论了晶粒尺寸梯度对弯曲疲劳寿命的影响机制。结果表明,沿厚度方向纳米级晶粒尺寸梯度分布显著延长了弯曲疲劳寿命,2 mm挠度下服役寿命达到200万圈以上,较其他类型提高了20倍以上,为目前报道最高。高畸变纳米晶轴向残余压应力减小了受载时上表层的拉应力,降低了马氏体相变局部应变梯度。表层纳米级间隔的位错壁垒,阻碍了相变激活位错与驻留塑性带往表层交互聚集,降低了缺陷和微裂纹的形核率。该梯度晶在延长NiTi合金弯曲疲劳寿命方面取得了突破性进展,为拓展NiTi合金弯曲受载的应用范围提供了可行性案例。 展开更多
关键词 niti合金 梯度纳米晶 弯曲 疲劳寿命 残余应力 位错
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激光表面淬火对医用NiTi合金组织与耐蚀性的影响
9
作者 李春林 闫文霞 +3 位作者 李伯琼 史宇翔 贾昌明 赵玉鑫 《金属热处理》 北大核心 2025年第6期276-281,共6页
为提高医用NiTi合金在生理环境中的耐蚀性和细胞相容性,借助激光表面淬火对NiTi合金进行表面处理,表征了淬火前后NiTi合金表面形貌及相组成,研究了在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及细胞相容性。结果表明,激光表面淬火后,NiTi合金表面组织由... 为提高医用NiTi合金在生理环境中的耐蚀性和细胞相容性,借助激光表面淬火对NiTi合金进行表面处理,表征了淬火前后NiTi合金表面形貌及相组成,研究了在模拟体液(SBF)中的耐蚀性及细胞相容性。结果表明,激光表面淬火后,NiTi合金表面组织由细小等轴晶转变为粗大条状晶,产生了<110>织构并形成氧化层,疏水性提高,当激光功率为220 W时,组织中出现B19相。条状晶尺寸及表面氧化程度与激光功率正相关。晶粒粗化及表面氧化导致淬火态NiTi合金在模拟体液中的自腐蚀电流密度降低一个数量级。其中180 W激光淬火试样的耐蚀性最佳,自腐蚀电位为-0.40 V,相比于未处理NiTi合金提高0.15 V,浸泡在液体介质中24 h后释放的Ni^(2+)浓度最低,为130.6μg/cm^(2),有利于成骨细胞增殖。 展开更多
关键词 niti合金 激光表面淬火 组织 耐蚀性 细胞相容性
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基于Stacking的NiTi基形状记忆合金绝热温变预测
10
作者 李珺 徐亮 陈小然 《冶金与材料》 2025年第6期187-189,共3页
文章提出一种基于堆叠泛化(Stacking)的镍钛(NiTi)基形状记忆合金绝热温变预测方法。首先,建立包含镍钛(NiTi)基合金绝热温变数据集,采用Boruta算法对数据集进行特征选择。随后,采用DT、RF、GBRT和XGBoost作为基学习器,GBRT作为元学习器... 文章提出一种基于堆叠泛化(Stacking)的镍钛(NiTi)基形状记忆合金绝热温变预测方法。首先,建立包含镍钛(NiTi)基合金绝热温变数据集,采用Boruta算法对数据集进行特征选择。随后,采用DT、RF、GBRT和XGBoost作为基学习器,GBRT作为元学习器,结合K折交叉验证的Stacking方法建模。最后,采用SHAP算法对模型进行可解释性分析,挖掘各特征值对预测镍钛(NiTi)基形状记忆合金绝热温变的贡献。实验结果表明,所提方法对镍钛(NiTi)基形状记忆合金绝热温变的预测具有较高准确率,相比于单一模型,R^(2)最高提升26.03%。 展开更多
关键词 镍钛(niti) 绝热温变 堆叠泛化(Stacking) SHAP算法
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氢等离子精炼NiTi合金相变行为和力学性能
11
作者 郑朝亮 刘亮 +3 位作者 余建波 张小新 王江 任忠鸣 《特种铸造及有色合金》 北大核心 2025年第7期1024-1031,共8页
采用氢等离子精炼(HPAM)NiTi合金,研究精炼时间、H_(2)比例及等离子气流量等因素对合金中O、N含量的脱除效果及反应动力学的影响,分析了HPAM精炼后合金的微观组织、马氏体相变温度、力学性能及形状记忆性能的变化。结果表明,延长精炼时... 采用氢等离子精炼(HPAM)NiTi合金,研究精炼时间、H_(2)比例及等离子气流量等因素对合金中O、N含量的脱除效果及反应动力学的影响,分析了HPAM精炼后合金的微观组织、马氏体相变温度、力学性能及形状记忆性能的变化。结果表明,延长精炼时间,O、N含量下降,在8 min时达到最大去除率;当等离子气中H_(2)含量为20%,流量为8 L/min时,O、N含量降至最低,去除率分别达到了65.1%、60.2%。HPAM脱O、脱N动力学遵循一级反应速率方程。当O含量从0.022%降至0.0125%,夹杂物数量减少了约73%。DSC结果表明,HPAM合金的化学成分均匀,相变温度波动小于1℃。马氏体相变潜热随O含量降低由32.1 J/g提高至38.8 J/g。随着O含量降低,形状记忆性能从4.509%提高至5.051%,伸长率由13.9%提高到27.7%,合金断口形貌以均匀且大而深的韧窝为主。 展开更多
关键词 氢等离子 niti合金 O和N含量 相变 力学性能
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电沉积制备NiTi/Cu复合板及其弹热性能
12
作者 杜梦媛 杨帆 +3 位作者 庞国鑫 陈国清 付雪松 祖宇飞 《电镀与精饰》 北大核心 2025年第12期42-48,共7页
为了探究Cu镀层对NiTi合金循环应变行为以及弹热性能的影响,采用直流电沉积技术在NiTi合金表面制备了Cu镀层。研究了NiTi/Cu复合板的微观组织,并对复合板进行了拉伸循环稳定性测试和相变行为分析。结果表明,采用直流电沉积制备出的Cu层... 为了探究Cu镀层对NiTi合金循环应变行为以及弹热性能的影响,采用直流电沉积技术在NiTi合金表面制备了Cu镀层。研究了NiTi/Cu复合板的微观组织,并对复合板进行了拉伸循环稳定性测试和相变行为分析。结果表明,采用直流电沉积制备出的Cu层以(111)晶面取向为主,厚度为5.68~33.53μm。电沉积Cu层未改变冷轧NiTi合金板的相变行为,复合板与NiTi合金板的拉伸循环稳定性相当。导热性能测试结果表明,NiTi/Cu复合板的热导率可达8.722~10.011 W·m^(−1)·K^(−1),较NiTi合金板提高了29%~48%;铜厚度为5.68μm的NiTi/Cu复合板的绝热温变最高为1.3 K,弹热性能系数(COPmat)为4.17。 展开更多
关键词 电沉积 niti/Cu复合板 热导率 弹热性能
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表面处理工艺对NiTi合金表面质量及表面性能分析 被引量：1
13
作者 陈明阳 苏娟 +2 位作者 苏应龙 郭昊天 冯海全 《内蒙古工业大学学报(自然科学版)》 2025年第2期97-101,共5页
采用机械打磨、电化学抛光、化学腐蚀(酸洗)三种表面处理方式对热处理后的NiTi合金进行表面处理,通过对经过表面处理的试样进行表面形貌及成分分析、腐蚀性能测试、生物相容性测试来探究不同处理工艺对合金表面的影响作用。结果表明,与... 采用机械打磨、电化学抛光、化学腐蚀(酸洗)三种表面处理方式对热处理后的NiTi合金进行表面处理,通过对经过表面处理的试样进行表面形貌及成分分析、腐蚀性能测试、生物相容性测试来探究不同处理工艺对合金表面的影响作用。结果表明,与经过机械打磨和酸洗处理的NiTi合金相比,经过电化学抛光的NiTi合金表面光滑均匀,粗糙度最低,且表面Ni元素含量大幅降低。另外,电化学抛光后的NiTi合金耐蚀性最好,机械打磨试样的耐蚀性最差。电化学抛光NiTi合金相较于机械打磨和酸洗处理的NiTi合金在Hank's液中Ni离子析出量最低。 展开更多
关键词 niti合金 电化学抛光 酸洗 耐腐蚀性
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NiTi形状记忆合金多尺度本构模型研究
14
作者 邹京辰 于超 康国政 《力学学报》 北大核心 2025年第11期2586-2599,共14页
为了描述NiTi形状记忆合金的宏观变形行为并反映变形过程中微观结构演化特性,按照“自下而上”(晶粒尺度-多晶尺度-宏观尺度)的本构建模思路,提出了一个多尺度本构模型.在晶粒尺度上,该模型考虑了马氏体相变和相变诱发塑性这两种非弹性... 为了描述NiTi形状记忆合金的宏观变形行为并反映变形过程中微观结构演化特性,按照“自下而上”(晶粒尺度-多晶尺度-宏观尺度)的本构建模思路,提出了一个多尺度本构模型.在晶粒尺度上,该模型考虑了马氏体相变和相变诱发塑性这两种非弹性变形机制及其交互作用.通过构建系统的Helmholtz自由能结合Clausius-Duhem不等式,推导了上述两种非弹性变形机制的热力学驱动力,提出了满足热力学约束的内变量演化方程.进一步采用等变形梯度准则度量晶粒之间的交互作用,实现模型从晶粒尺度向多晶尺度的过渡.在此基础上,将本构模型与有限元方法相结合,实现了多晶模型的有限元移植.进一步地,开展了系列实验,针对具有不同几何构型的NiTi形状记忆合金薄板(矩形、梯形、抛物线形和沙漏形)以及带孔薄板,测定了不同薄板在不同位移幅值下的整体力-位移曲线.将模型模拟结果与实验数据进行对比发现,所提出的多尺度本构模型不但能够很好地描述薄板结构宏观变形行为,还能同步预测不同空间尺度下的变形及微结构演化信息. 展开更多
关键词 niti 形状记忆合金 多尺度本构模型 马氏体相变 相变诱发塑性 尺度过渡
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激光能量密度和固溶处理对激光选区熔化NiTi合金显微组织和性能的影响
15
作者 汪良 张亮 吴文恒 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期81-87,共7页
以NiTi合金粉末为原料,在不同激光功率和扫描速度下采用激光选区熔化工艺制备NiTi合金,研究了激光能量密度(26.67~111.11 J·mm^(−3))和950℃×2 h固溶处理对NiTi合金显微组织、相对密度、力学性能的影响。结果表明:随着激光能... 以NiTi合金粉末为原料,在不同激光功率和扫描速度下采用激光选区熔化工艺制备NiTi合金,研究了激光能量密度(26.67~111.11 J·mm^(−3))和950℃×2 h固溶处理对NiTi合金显微组织、相对密度、力学性能的影响。结果表明:随着激光能量密度的增加,沉积态NiTi合金的相对密度先增大后减小再略微增大,当激光能量密度为50.00 J·mm^(−3)时,相对密度最大,为99.89%;随着激光能量密度的增加,合金中镍含量降低,相变温度升高,B2奥氏体相减少,B19′马氏体相增多,合金微观结构变化不大,垂直于成形方向为等轴晶,平行于成形方向为柱状晶,晶粒由不规则形状变为规则形状;经过固溶处理后,晶粒形貌未发生明显变化,但组织更加均匀。随着激光能量密度的增加,沉积态和固溶态合金的抗拉强度和断后伸长率基本呈先增后减再增的趋势,硬度降低。当激光能量密度为50.00 J·mm^(−3)时,沉积态合金的拉伸性能最好,抗拉强度为769 MPa,断后伸长率为6.73%,固溶处理后抗拉强度为762 MPa,断后伸长率达到了7.27%。NiTi合金的最优SLM工艺参数为激光功率100 W、扫描速度800 mm·s^(−1)、扫描间距100μm、铺粉厚度30μm。 展开更多
关键词 激光选区熔化 niti合金 拉伸性能 固溶处理
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预应变与热处理对NiTiNb合金相变滞后的影响
16
作者 仝少凯 岳艳芳 +3 位作者 杨峰 王兆龙 蒋志鑫 王蕊 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期41-47,共7页
制备了3种NiTi(Nb)合金样品,用差示扫描量热仪研究了添加Nb原子、热处理及预应变对NiTi合金相变行为及相变滞后的影响。结果表明:固溶入NiTi基体中的Nb对其相变滞后具有重要的影响,固溶入基体中的Nb原子越多,其相变滞后越大;热处理对热... 制备了3种NiTi(Nb)合金样品,用差示扫描量热仪研究了添加Nb原子、热处理及预应变对NiTi合金相变行为及相变滞后的影响。结果表明:固溶入NiTi基体中的Nb对其相变滞后具有重要的影响,固溶入基体中的Nb原子越多,其相变滞后越大;热处理对热轧制备的NiTi(Nb)合金的相变特征温度及相变滞后影响较小;预应变能有效提高NiTi(Nb)合金的马氏体逆相变温度,增大相变滞后。预应变后的NiTiNb合金比NiTi合金具有更大的相变滞后,这可能是由于固溶在NiTi基体中的Nb原子提高了合金的弹性应变能,单质β-Nb相在预应变过程中发生塑性变形提高了马氏体的稳定性,2种因素使NiTiNb合金比NiTi合金的相变滞后更大。 展开更多
关键词 niti合金 形状记忆合金 相变行为 相变滞后
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电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展
17
作者 李仲瀚 刘高飞 +2 位作者 李诗翰 王协彬 郝世杰 《材料工程》 北大核心 2025年第5期103-118,共16页
NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新... NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展,着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺(如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡)在制备NiTi合金时的优缺点,并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中,由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题,这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题,提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外,本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计,指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势,但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控,开发新型多金属复合材料,探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段,以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。 展开更多
关键词 niti形状记忆合金 电弧增材制造 微观组织 功能特性 异质结构
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考虑晶粒尺寸效应的梯度NiTi合金拉伸断裂行为模拟 被引量：1
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作者 陈翔 黄正雄 禄盛 《力学学报》 北大核心 2025年第1期116-135,共20页
NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注,被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一.梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法,通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布,能够进一步提升NiTi合... NiTi合金因其独特的形状记忆特性和超弹性而备受关注,被广泛认为是功能材料领域中最具研究潜力和发展前景的材料之一.梯度晶粒结构作为一种有效提升材料强度与延展性的方法,通过在材料内部实现晶粒尺寸的梯度分布,能够进一步提升NiTi合金的性能.文章通过考虑晶粒尺寸效应的晶体塑性理论模型和cohesive单元,并根据晶粒分布函构建了梯度有限元模型,模拟了匀晶和梯度多晶NiTi在单轴和紧凑拉伸断裂过程中的力学行为,讨论了晶粒尺寸、取向、不同应变速率和不同梯度结构对多晶NiTi的强度与延展性的影响特征,并分析其宏-微观力学规律.研究结果表明,晶粒尺寸对NiTi多晶材料的断裂行为有显著影响:晶粒尺寸越小,多晶体抵抗裂纹萌生的能力越强,晶粒尺寸越大,多晶体阻碍裂纹扩展的能力越强;NiTi多晶的断裂行为呈现出明显的取向相关性,其中{110}织构在3种典型取向中展现出最佳的抗断裂性能;高应变速率提升屈服强度但降低延展性,低应变速率则展现均匀应力分布和优异塑性变形能力;梯度多晶结构在NiTi合金材料的强度与延展性之间起到协调作用,细晶结构分布在多晶体的两端,能够承受较高的应力并有效抑制裂纹的产生,粗晶结构则分布于多晶体的中间,通过提供曲折的晶界形态来阻碍裂纹的扩展. 展开更多
关键词 niti 合金 尺寸效应 梯度多晶 裂纹扩展
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退火对铸态高富镍NiTi合金组织和硬度的影响
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作者 曹国庆 袁天雅 +1 位作者 杨衍祥 文玉华 《热加工工艺》 北大核心 2025年第17期136-143,共8页
对3种铸态高富镍NiTi合金(59wt%Ni~61wt%Ni)进行400~950℃保温5 h的退火处理,研究了退火温度对铸态高富镍NiTi合金微观组织演变和马氏体相变的影响,及其与硬度的关系。结果表明:铸态高富镍NiTi合金的硬度随Ni含量的增加而降低;700℃以... 对3种铸态高富镍NiTi合金(59wt%Ni~61wt%Ni)进行400~950℃保温5 h的退火处理,研究了退火温度对铸态高富镍NiTi合金微观组织演变和马氏体相变的影响,及其与硬度的关系。结果表明:铸态高富镍NiTi合金的硬度随Ni含量的增加而降低;700℃以上退火可以进一步提高铸态高富镍NiTi合金的硬度,950℃退火后59NiTi、60NiTi、61NiTi合金的硬度分别提高到81.6、87.3和86.3 HRA。铸态59NiTi合金的高硬度来源于合金中均匀分布的Ni4Ti3相,粗大的Ni3Ti2相及Ni3Ti相是60NiTi和61NiTi合金硬度降低的原因。随退火温度升高,粗大的第二相固溶于基体使NiTi合金的Ms降低,能进一步提高硬度。 展开更多
关键词 铸态niti合金 退火温度 硬度 马氏体相变
原文传递
激光粉末床熔融对NiTi/Zr复合材料显微组织及性能的调控机制
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作者 李晟 唐柳琳 +4 位作者 闫星辰 邓朝阳 褚清坤 黄正华 郑李娟 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期191-198,共8页
采用激光粉末床熔融增材制造的NiTi形状记忆合金普遍存在延展性低、缺陷多、形状记忆性能调控困难等问题。针对此,通过在近等原子比NiTi合金粉末中加入质量分数为1%的ZrH_(2)粉末,形成NiTi/Zr金属基复合材料,以改善NiTi合金的成形性和... 采用激光粉末床熔融增材制造的NiTi形状记忆合金普遍存在延展性低、缺陷多、形状记忆性能调控困难等问题。针对此,通过在近等原子比NiTi合金粉末中加入质量分数为1%的ZrH_(2)粉末,形成NiTi/Zr金属基复合材料,以改善NiTi合金的成形性和力学性能,并通过工艺参数有效调控NiTi合金的相变性能。结果表明:Zr掺杂在合适的成形参数条件下有效抑制了球化现象,从而减少了未熔合缺陷。同时分析了Zr掺杂NiTi形状记忆复合材料的显微组织。结果表明:激光工艺参数能够改变Zr在NiTi基体中的状态,形成Zr单质、固溶体、析出相等不同显微组织。示差扫描量热仪和拉伸实验表明:Zr掺杂结合不同的工艺参数能够实现形状记忆性能调控,并在不显著改变弹性模量的前提下同时提高材料的抗拉强度和断裂韧性。 展开更多
关键词 激光粉末床熔融 niti/Zr金属基复合材料 力学性能 显微组织
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