Ni-Ti基形状记忆合金的研究与应用.pdf

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1、万方数据}名＼}气＼}气＼}‘＼}{q，i吧／}“一综述～Ni—Ti基形状记忆合金的研究与应用秦桂红，严彪，殷俊林(同济大学材料科学与工程学院、上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海200092)摘要：Ni—Ti合金是一种性能优良的形状记忆材料。本文主要介绍了它的基本特性、相图和马氏体晶体结构，并简单介绍了Ni—Ti—cu和Ni—Ti—Nb两种具有代表性的Ni—Ti基合金，以及Ni—Ti基合金在工程和医学中的应用。关键词：Ni—Ti基形状记忆合金；相图；马氏体晶体结构；应用中图分类号：TBl46文献标识码：A文章编号：1008-1690(

2、2004)04--0012-005ResearchandApplicationsofNi—TiBasedShapeMemoryAlloysQINGui-hong，YANBiao，YINJun-lin(SchoolofMaterialSienceandEngineering，Ton舀iUniversity，Shanghai200092；ShanghaiKeyLab．ofA&DofFunctionalMetallicMaterials，Shanghai200092)Abstract：Ni—Tialloyisakindofshapememoryma

3、terialwithexcellentcapability．Thebasiccharacteristics，phasediagramandmartensitecrystalstructureoftheNi—Tialloy．Ni-Ti-CuandNi—Ti—NballoysastypicalNi—TialloyaswellastheapplicationsoftheNi—Tibasedalloystoengineeringandmedicalfieldhavebeenbrieflyintroducedinthispaper．KeyWorks：N

4、i-Tibasedshapememoryahoy；phasediagram；crystalstructureofmartensite；application1前言Ni—Ti形状记忆合金是60年代发展起来的一种新型功能材料，它也是所有记亿合金中记忆性能最好、最稳定、发展最早、研究最全面的合金，即使是多晶合金也具有8％的超弹性，而回复应力可达500MPa。此外其杰出的耐腐蚀性能使得Ni—Ti合金是唯一能在人体内应用的记忆合金。Ni—Ti形状记忆合金的双向记忆效应也很好，不但能回复母相的形状，而且能够记忆马氏体的形状。现在Ni—Ti形状记忆合金的发

5、展主要体现在以下几个方面：(1)R相变⋯该相变的温度滞后小，不超过2K，因此可用于某些精确热敏元件。该转变的单向和双向记忆效应都很好，其可逆应变大概在1％。(2)全方位形状记忆效应口J。(3)宽滞后Ni—Ti合金的研究即通过加入9％的Nb来宽化滞后∞’41。(4)高温Ni—Ti记忆合金的研究主要是通过加入10％的Pd和Pt来提高马氏体逆转变开始温度As点，其As点可分别达500K～800K和500K～1300K¨1。现在已经开发出来的Ni—Ti基形状记忆合金有普通型的Ni—Ti—Cu，Ni—Ti—Fe，Ni—Ti—C，Ni—Ti—Co；多￡滞

6、后型的Ni—Ti—Nb；高温型的Ni-Ti-Hf，Ni—Ti—Pd，Ni-Ti-Pt。本文主要介绍Ni—Ti基合金的基本特性、相图，并说明第三组元加入对Ni—Ti—cu和Ni—Ti—Nb三元合金马氏体相变的影响。最后简单介绍了Ni—Ti合金在工程和医学中的应用。2Ni—Ti形状记忆合金的基本特性合金的形状记忆效应与马氏体的可逆相变有密切的关系。钢铁中的马氏体是一种无扩散相变的产物，由于碳在O／．一Fe中的扩散速度大，加热时马氏体首先发生分解，因而马氏体的相变一般是不可逆的，即马氏体加热时不会再逆向变成奥氏体。但是钢铁以外的多数合金马氏体相变是

7、可逆的，即冷却时由母相转变为马氏体，而加热时马氏体又逆向转变为母相，形状记忆合金的本质是合金中热弹性马氏体相变。收稿日期：2004—04—26作者简介：秦桂红(1976．9一)，女，河南人，硕士研究生，师从严彪教授，从事稀土形状记忆合金材料研究和制备。·12·《热处理》2004年第19卷第4期万方数据一般金属的变形是通过滑移产生永久变形，而形状记忆合金的变形则是由马氏体转变或马氏体内组织再取向来实现的，当形状记忆合金从高温母相冷却至低于马氏体相变的转变开始温度点产生马氏体相变，这种马氏体比母相软，成为热弹性马氏体。图1显示了相变特性及相变循环

8、中的关键点，在一定的载荷下冷却试样，使试样从马氏体相变开始温MfMsAsAf温度，K图1相变温度曲线Fig1Phasetransformationtemperatu