考虑温度记忆效应的形状记忆合金本构模型

近年来在形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）中发现的由于不完全马氏体逆相变引起的温度记忆效应,在智能材料与结构等领域具有潜在的应用价值,建立克服现存SMA本构模型不能考虑SMA温度记忆效应这一局限性的SMA本构模型具有理论和工程实际意义．本文在前期研究的基础上,基于作者提出的形状记忆因子的概念,综合运用热力学、连续介质力学和马氏体相变学的相关理论,建立了描述SMA的形状记忆因子、应力、温度间关系的形状记忆方程和描述SMA的应变、应力、温度间关系的力学本构方程．由形状记忆方程和力学本构方程构成的SMA本构模型,克服了现存SMA本构模型不能考虑SMA温度记忆效应的局限性．数值结果表明,该SMA本构模型能有效描述经历不完全马氏体逆相变的SMA的热力学行为,可为SMA温度记忆效应的应用研究提供理论基础．     

马氏体相变与形状记忆材料

综述由马氏体相变导致具有形状记忆效应材料的一些特性，涉及热弹性马氏体相变热力学；Ｍｓ温度的热力学计算；各类材料包括Ｎｉ－Ｔｉ，Ｃｕ－基合金，Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ基合金、以及含ＺｒＯ２陶瓷的形状记忆效应，并对形状记忆材料的发展作了瞻望。     

Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜的磁性能研究

采用磁控溅射方法制备Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜。系统研究薄膜的马氏体相变行为、磁场增强相变应变特性以及温度对磁感生应变的影响。试验结果表明,经823 K退火1 h的Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜室温下处于奥氏体态,马氏体相变开始温度为271.5 K。当沿膜面方向施加0—0.8 T磁场时,Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜的马氏体相变应变量随磁场强度的增大而增大,呈现出磁场增强马氏体相变应变效应。试验还发现,饱和磁感生应变显著依赖于测试温度。当测试温度低于拟马氏体相变结束温度时,饱和磁感生应变随温度的升高先缓慢增大,在马氏体相变开始温度附近磁感生应变值发生跳跃式增加,然后随测试温度的进一步升高而降低。     

热弹性马氏体相变内耗峰的研究

采用不完全相变内耗测量法,研究了CuAlNiMnTi多晶合金在热弹性马氏体相变时内耗峰与外界变量的依赖关系;实验结果发现,测量频率较低时,内耗峰分解成双峰,随不完全相变温度ts的降低,双峰逐渐合并;高温内耗峰呈现出明显的反常振幅效应。     

R相变对双向记忆效应的影响研究

作者利用电阻法和伸长率一温度曲线的测试，研究了R相变和马氏体相变对TiNi记忆合金双向记忆效应(TWSME)的贡献，并研究了热机械训练对相变特征的影响．研究结果表明，热机械训练可导致降温时R相的出现，并且R相变对双向记忆效应的贡献远大于马氏体相变的贡献．在双向记忆效应训练过程中，由于位错的引入，能引起相变点Ms，Mf，Rs，As和Af的下降。     

Low-cost (ZrCu)50-xTax high temperature shape memory alloys showing excellent shape memory effect

ZrCu-based alloys, as one of the most potential high-temperature shape memory alloys, show quite high martensitic transformation temperature, relatively low price for the raw materials, and good casting fluidity. In this work, the martensitic transformation (MT) and shape memory effect of (ZrCu)_50-xTa_x high-temperature shape memory alloys were systematically investigated. Both X ray diffraction and SEM backscattered electron image demonstrated the coexistence of the main phase monoclinic martensite phase and the second phase Ta₂Cu. SEM results also revealed that increasing Ta content resulted in a larger volume fraction of Ta₂Cu phase. Differential scanning calorimetry results showed that the MT temperatures remarkably increased with Ta addition. The ductility of the (ZrCu)_50-xTa_x alloys was reduced to some degree with increasing Ta content. The shape memory effect was improved significantly, in which (ZrCu)₉₈Ta₂ alloy showed the 6.19% maximum recovery strain during 8% pre-strain under compression at 25 ?°C.     

Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜的磁场增强马氏体相变应变研究

采用磁控溅射方法制备Ni50.3Mn27.3Ga22.4磁性形状记忆合金薄膜。研究薄膜的晶体结构、磁化行为以及磁场对马氏体相变应变的影响。试验结果表明,经823 K退火1 h的Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜,室温下处于奥氏体态,呈较强的(110)织构特性,且室温饱和磁化强度约为40 emμ/g。试验还发现,当沿膜面方向施加0到0.8 T磁场时,Ni50.3Mn27.3Ga22.4薄膜的马氏体相变应变量随磁场强度的增大而增大,呈现出磁场增强马氏体相变应变效应。     

时效近等原子比钛镍形状记忆合金TEM分析

应用TEM分析技术对一种富Ni钛镍形状记忆合金时效后的组织进行了研究 ,结果表明 ,在不同温度下时效析出物的相结构和形态是不同的 .在 6 73～ 773K温度时 ,析出物都是Ti1 1 Ni1 4 相 ,随时效温度的提高 ,析出物的形态由细点状变为透镜状截面的椭圆板 ,这种相与B2母相是共格的 ,它的应变场使R相变与马氏体相变分离 ,Ti1 1 Ni1 4 相的析出会改善钛镍形状记忆合金的性质 .此外 ,在更高温度下时效合金将析出稳定的TiNi3相 ,该相与基体没有共格关系 ,同时导致基体镍含量下降 ,提高了马氏体转变温度 .     

TiNi形状记忆合金回复力模型

通过修正Clausius Clapeyron方程 ,使之在马氏体分数不断变化的条件下仍然适用 ,并在此基础上建立了TiNi形状记忆合金的回复力模型 ,模型中的参数均可通过实验确定 .利用此模型 ,使用典型的TiNi形状记忆合金性能参数 ,计算得到了TiNi形状记忆合金回复力与温度的关系曲线 ;与实验测试曲线的对比表明 ,本模型在大的预应变条件下与实验结果是吻合的