熱處理工藝對Ti-Ni合金相變及形狀記憶行為的影響

熱處理金相

Ti-Ni合金具有良好的形狀記憶效應(SME)。為了獲取SME，對近等原子比Ti-Ni合金，可采用中溫退火處理或固溶＋低溫退火處理；對富Ni合金，除上述處理方法外還可采用時效處理。同一合金按不同工藝處理后的相變及形狀記憶行為的對比研究尚未見報道。本文以Ti-50.2Ni合金為對象，旨在系統研究熱處理工藝因素對Ti-Ni合金相變及形狀記憶行為的影響，為優化形狀記憶處理工藝提供依據。　　1試驗方法
! {$ D( {7 f; M+ }* f0 v, x　　以純度為99.9%的電解鎳和99.7%的海綿鈦為原料，用真空中頻感應爐熔煉了Ti-50.2Ni(原子百分數)合金。合金鑄錠經旋鍛、拉拔等多道工序制成直徑分別為1mm和3mm的絲。試樣分別經中溫(673～823K)退火和固溶(1113K)加低溫(533K)退火處理，冷卻方式采用水冷或空冷。相變溫度、相變熱等用Perkin Elmer DSC 7型示差掃描熱分析儀(DSC)測量，加熱冷卻速率為10K／min，溫度范圍233K～423K。顯微組織在S-2700掃描電鏡上觀察。腐蝕劑為HF∶HNO3∶H2O＝1∶4∶5。SME用彎曲法和拉伸法測試。彎曲法的彎曲半徑為10mm。拉伸試驗在Instron1195型電子拉伸機上進行，應變速率為3×10-3，試樣尺寸φ1mm×140mm，標距60mm。
　　2試驗結果
% i2 p. P* X" u( I& [　　2.1加工狀態對相變和SME的影響
　　Ti-50.2Ni合金在冷加工、693K中溫退火及1113K固溶＋533K低溫退火狀態下，加熱冷卻時的熱分析DSC曲線如圖1所示，其中R、M和P分別代表R相、馬氏體和母相。由圖1可見，在冷加工和中溫退火狀態下，Ti-Ni合金加熱冷卻時的相變類型皆為，經固溶＋低溫退火后的相變類型為PM。3種加工狀態相比，中溫退火后Ti-Ni合金的相變峰最尖銳，相變熱(峰面積)最大。