博一建材讯:TiNi基形状记忆合金在航天航空、机械、能源、电子、医学和日常生活等领域都获得了广泛的应用。随着形状记忆合金应用范围的不断扩大,对高温记忆合金的需求也不断增加。TiNi基高温记忆合金的研发成为TiNi基合金研究领域的热点之一。研究表明,向TiNi合金中加入取代Ni的Pd、Pt、Au,或者取代Ti的Hf、Zr,可以提高合金的相变温度。这两种高温记忆合金的使用温度主要集中在100~400℃范围内。
Ti-Ni-X(X=Pd,Pt)合金。目前高温形状记忆合金的最大完全可恢复应变是在TiNiPd合金中获得的。研究发现,冷变形+退火对于Pd含量低于30%的TiNiPd合金非常有效。当退火温度为400℃时,其最大完全可恢复应变可达5.5%。在TiNiPd合金中加入B和Ce元素可以减小晶粒尺寸,提高延伸率和强度。如向Ti50Ni30Pd20合金中加入0.2%的B,可使晶粒尺寸从40μm减小至10μm左右;在170℃(马氏体状态)拉伸变形时,断裂延伸率从8%提高到16%,断裂强度从460MPa提高到800MPa。另外,在Ti50.5Ni24.5Pd25合金中添加0.5%的Sc,可使恒应变条件下热循环所产生的不可逆应变明显降低,提高了形状记忆效应。TiNiPt合金中Pt含量对相变温度的影响与TiNiPd合金中Pd的影响非常相似。Ti-Ni-X(X=Pd,Pt)合金的相变温度可在较大范围内调整,且呈现出较大的形状记忆效应,但由于Pd和Pt的价格昂贵,故其应用受到了很大的限制。发展价格低廉、性能优异的高温形状记忆合金仍然是当前形状记忆合金领域研究的热点问题。
Ti-Ni-X(X=Hf,Zr)合金。TiNiHf高温记忆合金与其它高温记忆合金相比,具有相变温度相对较高,可加工性良好,价格低廉等优点,一直吸引了众多研究者的关注。TiNiHf合金中当Hf含量超过3%后,合金的相变温度随着Hf含量的增加而升高,尤其是在Hf量超过10%后,每增加1%的Hf,其相变温度升高约20℃。而对于TiNiZr合金而言,仅当Zr含量超过10%时,其相变温度才随着Zr含量的增加而升高。因此,Hf升高相变温度的效果远比Zr更为显著。研究发现,只要是Ni含量不超过50%,合金的相变温度主要与Hf或者Zr含量相关。TiNiHf合金仅通过一次变形即可获得明显的双程形状记忆效应。其原因在于该合金基体强度低,即使2%变形量也导致少量的塑性变形,这种变形导致了TiNiHf合金容易产生双程形状记忆效应。TiNiHf合金中的单程、双程形状记忆效应及其马氏体相变温度均随着热循环次数的增加而衰减。TiNiHf合金经过20次热循环后,其相变温度仅下降20℃;而TiNiZr合金的相变温度在热循环过程中下降幅度很大,最多可下降90℃。富Ni的TiNiHf合金时效后析出细小弥散的(Ti,Hf)3Ni4粒子,这使得合金的相变温度高于120℃,且由于析出相的强化作用,导致合金形状记忆效应升高。此外,向TiNiHf合金中加入不超过8%的Cu取代Ni,不会显著降低相变温度,但可使合金的双程形状记忆效应增加,相变温度热稳定性升高。
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