变形量对NiTi形状记忆合金相变行为及恢复性能的影响.pdfVIP

2014年 ·第5期 技术与研究 材料科技与设备 变形量对 NiTi形状记忆合金相变行为 及恢复性能的影响 于学勇 ，任龙 ，杨莉，郭 国林 (常熟理工学院机械工程学院，江苏 常熟 215500) 摘要 ：通过低温DSC测试仪、金相显微镜和拉伸试验机，研究NiTi形状记忆合金冷轧变形量对马氏体相变行和形状 恢复率的影响。结果表明：冷轧变形生成的应力诱发马氏体和取向不同的丝织构及高密度位错，使得马氏体相变时界面迁 移的阻碍作用增加 ，抑制了相变的发生；随冷轧变形量的增大合金的形状恢复率降低。 关键词：镍钛形状记忆合金；相变；织构；形状恢复率 中图分类号：TG139．6 文献标识码：A 表 1 实验用 NiTi合金的化学成分 (wt ) 0 引言 近年来 ，形状记忆合金 (SMA)作为智能材料在各重 要领域的应用 日益为世人所瞩 目。尤其是 NiTi合金，因其 具有超弹性和 良好的记忆性能，在航空航天等高新技术领 1．2实验方法 域获得广泛应用。对于 NiTi形状记忆合金来说 ，马氏体片 通过DSC测试仪测量合金相转变温度，试样为 12rnm 的重新取向和超弹性效应使得该合金具有 良好 的记忆性 长，2mm厚的片材 (沿扎制方向切下)，先 以1℃／S的速 能_J]。超弹性是NiTi形状记忆合金的重要力学性能之一。 率加热至 8O℃，保温 5min后，再以同样的速率冷却至一 当合金受到应力时，母相经诱发发生相变 ，形成马氏体； 5O℃，便得到一个热循环 的DSC曲线。金相试样用 10ml 当去除应力后，发生逆马氏体相变，应变恢复，即为超弹 氢氟酸+20ml硝酸+100ml水配制的溶液腐蚀制得 ，然后 性。而马氏体的重新取向是指不稳定类型的马氏体在受热 用Olympus光学显微镜进行金相组织分析。 或应力作用下，重新形成了带有热形核质点的马氏体或具 有很高热力学稳定性的马氏体l。形状记忆效应与马氏体 2 结果与讨论 相变温度 (Ms，Mf，As，Af密切相关[3]，在热弹性马氏 体相变动力学中，力与温度具有等效性，由温度诱发的热 2．1合金的相变行为 弹性马氏体相变同样可以由应力来诱发 ]，因此通过形变 图1是测试得到的NiTi形状记忆合金 的DSC曲线。 来获得应力诱发马氏体 ，从而改善合金的组织结构，以此 由图1可知，所有 4个合金试样在热循环过程中，热流值 来影响合金的相变行为是很有前景的研究方向。 的变化表现出很大的差异性。从图1(a)可以看出，在加 迄今为止，在对 NiTi形状记忆合金的研究中，尽管人 热过程中热流值随温度的升高基本趋于稳定，在这一过程 们的研究工作主要集中在 NiTi合金的记忆机制和记忆性能 中热流值有显著变化即出现了峰值 。而在冷却过程中，热 上，但是人们对NiTi合金研究更多的还是合金的形状记忆 流均温度的降低逐渐增大，并热流值同样也出现了峰值， 效应，对变形量与相变行为之间关系的研究还不够深入。本 且相变峰平缓，相变温度区间变宽，需要吸收更多的能量 文着重探讨了冷轧变形对 NiTi合金相变行为的影响，并较 促使相变的进行。图1(b)为冷轧变形量为 l8 的合金的 为深人的分析了合金的变形量对合金恢复性能的影响机制。 DSC曲线，在整个热循环过程中，从图中看不出热流值随