低Nb形状记忆合金组织、相变及记忆行为研究

【摘要】：目前,国内外在应用基础研究以及工程化应用研究中均采用典型宽滞后Ni_(47)Ti_(44)Nb_9形状记忆合金,但该合金的高成本限制了它的应用。而Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金中的形状记忆效应、宽滞后效应来自于合金的NiTi基体相,因此本文以基体相成分为参照,研究低Nb(4.5at%)含量的低成本宽滞后形状记忆合金。 本文采用SEM、XRD、DSC、电阻—温度测试仪及不同温度下的拉伸实验等测试技术,系统地研究了低Nb合金的Ni/Ti比例变化对其组织结构及相变特征的影响,分析了合金的力学行为、变形量对相变滞后及应变恢复率的影响,阐述了NiTiNb合金宽滞后的机理。 研究表明,低Nb含量NiTiNb合金是由NiTi基体相、β-Nb相及氧化物相组成,并且随Ni/Ti比例的增加合金组织中的β-Nb相减少;低Nb合金中β-Nb相数量远低于Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金。低Nb合金的相变过程为B_2(?)B19,合金的相变温度随Ni/Ti比例的增加而降低。 对不同成分NiTiNb合金形变恢复率进行比较发现,由于β-Nb相塑性变形的不可逆性,含有β-Nb相的NiTiNb合金即使应变量只有4%其恢复率也不能达到100%,而β-Nb相极少的Ni_(49.6)Ti_(45.9)Nb_(4.5)合金在应变量小于8%时形变可以完全恢复,并且在变形量小于16%时,Ni_(49.6)Ti_(45.9)Nb_(4.5)合金比Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金具有更好的形状记忆效应。 经预变形后,低Nb(4.5at%)含量NiTiNb形状记忆合金具有宽相变滞后。由于形变对提高Ni_(49.6)Ti_(45.9)Nb_(4.5)、Ni_(47)Ti_(44)Nb_9两合金逆马氏体相变稳定性的效果相近,所以认为β-Nb相对NiTiNb合金宽滞后效应的贡献很小,Nb固溶于NiTi基体中从而改变合金的马氏体相变动力学特征才是NiTiNb合金相变宽滞后的主要原因。