Fe元素对TiNi形状记忆合金相变点和力学性能的影响

钛合金中fe元素含量对其热变形的影响钛合金是一种广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域的重要材料。

其中，铁元素（Fe）是钛合金中常见的合金元素之一。

本文将探讨Fe元素含量对钛合金热变形的影响。

钛合金中的Fe元素含量会影响其晶体结构。

晶体结构是材料性能的重要因素之一。

高Fe含量会导致钛合金晶体结构中出现更多的α相，而低Fe含量则会使β相增多。

这两种相的存在对钛合金的热变形行为产生显著影响。

Fe元素含量对钛合金的力学性能有着直接的影响。

研究表明，随着Fe含量的增加，钛合金的屈服强度和硬度会逐渐提高。

这是因为Fe 元素可以加强钛合金的晶界和位错阻力，从而增加钛合金的强度。

然而，过高的Fe含量也会使钛合金的塑性降低，导致其热变形能力下降。

Fe元素含量还对钛合金的热膨胀系数产生影响。

热膨胀系数是指材料在温度变化时单位长度增加的比例。

Fe元素的加入可以改变钛合金的晶格结构，从而影响其热膨胀系数。

当Fe含量较低时，钛合金的热膨胀系数较低，对温度变化的适应能力较强。

然而，过高的Fe 含量会使钛合金的热膨胀系数增加，使其在高温环境下容易发生热变形。

Fe元素含量还会影响钛合金的热变形温度范围。

研究发现，随着Fe含量的增加，钛合金的热变形温度范围会逐渐扩大。

这是因为Fe元素的加入可以降低钛合金的熔点，提高其热塑性。

因此，适当调节Fe含量可以使钛合金在更宽的温度范围内具有良好的热变形能力。

Fe元素含量对钛合金的热变形具有重要影响。

适当调节Fe含量可以改善钛合金的晶体结构，提高其力学性能和热塑性，从而增强其热变形能力。

然而，过高的Fe含量可能会降低钛合金的塑性和热膨胀系数，限制其在高温环境下的应用。

因此，在钛合金制备和应用中，需要根据具体需求合理控制Fe元素含量，以实现最佳的热变形性能。

Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响
张艳秋;江树勇;朱晓明;赵亚楠;梁玉龙;孙冬
【期刊名称】《中国有色金属学报：英文版》
【年(卷),期】2017(027)007
【摘要】制备了三种名义成分分别为Ni50Ti50、Ni49Ti49Fe2和
Ni45Ti51.8Fe3.2(摩尔分数，%)的不同NiTi基合金来揭示Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响。

采用光学显微分析法、透射电子显微分析法、X射线衍射和差示扫描量热法对这些合金的组织和相变行为进行分析。

结果表明，
Ni50Ti50合金的基体由B19′马氏体相和B2奥氏体相组成。

而且，在B19′相中可以观察到孪晶亚结构。

然而，三元NiTiFe合金的组织则为B2奥氏体相。

这两种合金的基体中弥散分布着大量的Ti2Ni沉淀相。

NiTi形状记忆合金中添加Fe后导致三元合金的相变温度下降。

由机理分析可以得到如下结论：这一现象主要是由原子的弛豫引起的，弛豫会导致相变过程中B2相的稳定化。

【总页数】8页(P1580-1587)
【作者】张艳秋;江树勇;朱晓明;赵亚楠;梁玉龙;孙冬
【作者单位】[1]哈尔滨工程大学机电工程学院,哈尔滨150001;[2]哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院,哈尔滨150001
【正文语种】中文
【中图分类】TG139.6
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Fe元素含量对钛合金性能的影响毛成亮;赵彬;贾蔚菊;李思兰;应扬【摘要】Fe元素作为最强β相稳定元素之一,具有慢共析性质和低廉的价格,是一种十分受欢迎的钛合金添加元素.随着钛合金中Fe元素含量的增加,钛合金性能将发生一系列变化.从显微组织结构、力学性能、腐蚀性能和加工性能4个方面概述了添加不同含量Fe元素对不同类型钛合金(包括α、近α、α+β及β型钛合金)性能的影响,并展望了Fe元素作为钛合金添加元素的发展趋势.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2019(036)002【总页数】5页(P42-46)【关键词】Fe元素;钛合金;β稳定剂;性能【作者】毛成亮;赵彬;贾蔚菊;李思兰;应扬【作者单位】西北有色金属研究院,陕西西安710016;西北有色金属研究院,陕西西安710016;西北有色金属研究院,陕西西安710016;西北有色金属研究院,陕西西安710016;西北有色金属研究院,陕西西安710016【正文语种】中文【中图分类】TG146.230 引言钛及钛合金因其良好的耐蚀性、优异的生物相容性、高的比强度和良好的成形性，广泛应用于航空航天、生物医疗和石油化工等领域[1]。

通过在钛中添加不同合金元素，如Cu、V、Al、Mo、Nb、Zr、B、Si、Fe等，能够形成α、β及α+β等不同类型钛合金。

β型钛合金具有比α和α+β型钛合金更低的弹性模量和更高的强度，而且β型钛合金的冷成形能力也较好，有利于降低制造成本[2]。

Weiss等[3-4]研究表明，β钛合金不仅具有比一般α+β钛合金更高的强度，而且表现出更好的韧性。

在V、Nb、Ta、Mo、Fe等β稳定元素中，Fe元素具有较高的β相稳定作用，能改变合金的变形方式，且成本低，是一种很有潜力的合金添加元素。

Louzguine等[5]研究发现，Fe、Nb和Ta均是良好的β相稳定剂。

在钛合金中，Fe属于慢共析合金元素，在一般的热加工和热处理过程中不产生中间相，主要通过固溶强化形式强化合金，有很好的强化效果，是亚稳β钛合金和β钛合金的主要添加元素。

TiNiFe形状记忆合金高温应力松弛稳定性刘福顺韩冬郑蕾徐惠彬（北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100083）摘要：对形状记忆合金管接头来讲，应力松弛对在服役条件下的管接头影响更大，因此，系统地研究航空用形状记忆合金管接头在服役条件下的应力松弛的稳定性具有重要的现实意义.研究了Tinife和Tininb两种管接头用形状记忆合金在不同温度条件下的应力松弛稳定性.试验在美国880型100Kn-MTS实验机上进行，通过试验得到2种合金的应力松弛曲线，结果表明，Tinife和Tininb形状记忆合金在高温下，都具有很好的稳定性.Tininb形状记忆合金在300C时的应力松弛稳定性稍好于Tinife形状记忆合金.但是，Tinife形状记忆合金所承受的载荷比Tininb形状记忆合金要高.温度对形状记忆合金高温稳定性存在很大的影响，但其对应力松弛不同阶段的影响程度不同.关键词：形状记忆合金；应力松弛；Tinife；Tininb中图分类号：TG139.6文献标识码：A文章编号：1001-5965（2004）10-0953-05High-temperature relaxation of Tinife shape memory alloyLiu fushun Han Dong Zheng Lei Xu Huibin（School of Materials Science and Engineering，Beijing University of Aeronautics and Astronautics，Beijing100083，China）Abstract：for the shape memory alloy pipe connector，the stress relaxation’s stability has more influence on the pipe connector in the working environment.So the particular study on the stress relaxation’s stability of the aero shape memory alloy pipe connectors in the working environment has vital practical significance.The stress relaxation and stability of Tinife and Tininb shape memory alloys were investigated under different temperature.The examina-tion was experimentalized on American880type100Kn-MTS，through which stress relaxation curves of the Tininb and Tinife shape memory alloys were gained.It is indicated that at high temperature both alloys are of good stabili-ty.At300C，Tininb alloy performed a better stability to resist the stress relaxation than Tinife alloy；but Tinife alloy can endure higher load than Tininb alloy.Temperature has great influence on the high-temperature stability of shape memory alloy，but the degree of influence on the different stages of the stress relaxation is different.Key words：shape memory alloys；stress relaxation；Tinife；Tininb形状记忆合金，在航空航天领域，已经得到广泛的应用.特别是采用形状记忆合金管接头来代替传统的钢制管接头，从而使得飞机不仅重量减轻，而且还大大提高了飞机的安全可靠性，该技术在国外已经得到应用［1~4］.在国内，近几年来，已经有多家单位也进行了Tininb［5］和Tinife［6~9］形状记忆合金管接头的应用研究.对形状记忆合金管接头来讲，应力松弛对在服役条件下的管接头影响更大，因此使用应力松弛稳定性来对形状记忆合金的高温稳定性进行表征是比较合理的.松弛现象在生产实际中会经常碰到，由于应力的松弛往往会带来严重的后果.因此，深入地研究形状记忆合金管接头在服役条件下的应力松弛的稳定性，对于形状记忆合金管接头在飞机上的应用，具有重要的现实意义.2004年10月第30卷第10期北京航空航天大学学报Journal of Beijing University of Aeronautics and AstronauticsOctober2004Vol.30no.10本文根据形状记忆合金管接头使用的材料，主要对Tinife和Tininb两种形状记忆合金进行了不同温度条件下应力松弛稳定性的研究.1实验方法本实验所采用的2种形状记忆合金分别为Tinife和Tininb.Tinife合金的fe元素的含量为1.5%，其余为Ti和ni元素.通过DSC测量，马氏体开始的相变温度为-26.6C.Tininb合金的nb 元素的含量为14%，其余为Ti和ni元素.本实验所采用的试样按航空标准加工，对实验所用形状记忆合金的相变点测量，采用差式量热分析法（DSC）.形状记忆合金的应力松弛实验在美国880型100Kn-MTS实验机上进行.下夹头可以给试样加载，高温石英引伸计测量试样应变（装卡标距为25mm），二者都与微机相连，进行实时控制.电阻炉与控温箱连接，控制温度.对于应力松弛实验来讲，影响较大的因素是温度和初始应变!.因此，首先来比较在相同温度和相同初始应变条件下，Tinife和Tininb两种形状记忆合金的应力松弛稳定性.温度为300C，初始应变为0.02.初始应变为0.02是为了使试样在实验中保持在弹性范围内，这是因为应力松弛实验是为了表征材料的弹性应力随时间的变化，出现塑性变形无意义.而且，材料在使用中也是在其弹性范围内，大致为屈服强度的60%~70%.实验时间在10~30h，所用试样为机械加工的合格样品，真空去应力退火后使用.2实验结果分析2.1相同初始条件下Tinife，Tininb形状记忆合金应力松弛曲线试验采用的初始条件如前所述，测得300C，!0=2%时，Tinife，Tininb形状记忆合金应力松弛曲线如图1、图2所示.松弛稳定性是指在给定总应变条件下，材料保持其承受应力的能力.在保证试样初始应变不变的情况下，随时间延长来测定应力下降的规律，就绘出了应力松弛曲线.金属松弛过程是由2部分组成，即松弛第1阶段和松弛第2阶段.应力松弛稳定系数!0，"可以用来检验热处作为设计在松弛条件下工作的零件的依据.这是因为，!可以表征金属晶界的稳定性，而"可以表征金属晶内的稳定性.由此，可以根据!，"的变化情况来研究外界因素对金属晶界和晶内的影响情况.在松弛过程中，初始应变!不变，其中塑性应变!p随时间而增长，使弹性应变!e不断下降.由于应力"取决于!e，所以"随之降低，表现为载荷的降低.为了检验设备对应变的控制精度，还采集了应变随时间变化的数据.力学测试与模拟仪器（MTS）对应变的控制精度很高，经计算可知其应变波动不超过0.1%.温度控制在12C的范围内.因此，所得的应力松弛曲线是接近理想状态的.图1Tinife形状记忆合金300C，!0=2%时应力松弛曲线图2Tininb形状记忆合金300C，!0=2%时应力松弛曲线2.2Tinife和Tininb形状记忆合金300C应力松弛稳定性表征2.2.1表征方法经验表明，如果改用半对数坐标作图，图1，图2所示得应力松弛曲线可以更加明确的把应力松弛过程分为2个阶段，如图3所示.第1阶段仍为曲线，相当于应力随时间急剧下降的阶段；第2阶段有线性关系，相当于应力下降逐渐缓慢下降的阶段.后一线性关系对利用短时松弛数据外推较长时间的剩余应力是有利的.根据半对数坐标系上曲线的特性，合理的评459北京航空航天大学学报2004年S 0=!0'/!0（1）式中，S 0为松弛稳定系数.式（1）表示第1阶段停止或第2阶段开始时的应力占原来初始应力的百分数.其中，!0为初始应力，!0'是松弛曲线中直线部分与纵坐标的交点对应的应力值.图3ln !-t 曲线材料应力松弛过程第2阶段的松弛稳定性可用斜率tan "给出.为了使第2阶段的稳定性指标与第1阶段的指标趋于一致，应取tan "的倒数t 0=1/tan a 来表征.t 0为松弛速度系数.这样可以看出：S 0和t 0愈大，则材料的松弛稳定性愈大；反之则松弛稳定性愈小.材料应力松弛过程第2阶段的应力松弛曲线可作如下变换：tan "=1t 0=ln !0'-ln !0tln !0!0'=-t t 0!=!0'exp -tt()式中，t 为松弛时间；t 0为第2阶段的松弛稳定性.根据以上的方法，对Tinife ，Tininb 形状记忆合金应力松弛曲线进行表征.2.2.2Tinife 形状记忆合金应力松弛稳定性表征首先，将Tinife 应力松弛曲线变换到半对数坐标中，如图4所示.图4Tinife 应力松弛曲线半对数坐标图从图中可以清楚的看到，5h 以后，Tinife 进用最小二乘法对这一阶段的原始数据进行线性拟合，设其方程为Y =a +bX式中，Y 为!的自然对数；X 为时间，h.由最小二乘法可知：!S !a =2"S 0i =1（Y i -（a +bX i ））=0!S !b =2"S 0i =1（Y i -（a +bX i ））X i =0其中，S 1="S 0i =1X i ，S 2="S 0i =1X 2i ，T 0="S 0i =1Y i ，T 1="S 0i =1X i Y i .因为有601组数据参与拟合，故S 0=601.经过计算可得：S 1=4507.72127，S 2=35066.7278，T 0=4424.68870，T 1=33186.7278.列正规方程得：601a +4507.72127b =4424.688704507.72127a +35066.7278b ={33186.7278求解此方程可得a ，b 的值得：a =7.363b =0.000100Tinife 形状记忆合金应力松弛第2阶段曲线的拟合结果为Y =7.363-0.00010X（2）!=10e（7.363-0.00010t ）（3）式中，!为载荷；t 为时间.因此，当t =0时，即为!0'的值，即!0'=10e7.363=15765.6n （4）由原始数据可知，初始应力!=19200.28n.由拟合结果可知tan a =0.000100，tan a 为实际斜率的绝对值.Tinife 形状记忆合金在300C ，初始应变#0=2%时的应力松弛稳定性表征如下：S 0=!0'/!0=15765.6/19200.28=0.82t 0=1/tan "=1/0.000100=100002.2.3Tininb 形状记忆合金应力松弛稳定性首先，将Tininb 应力松弛曲线改为半对数坐标，如图5所示.从图中可以清楚的看到，5h 以后，Tininb 进入松弛第2阶段.利用前面计算Tinife 应力稳定性的方法对这一阶段原始数据进行线性拟合.得到Tininb 形状记忆合金在300C ，初始应变为559第10期刘福顺等：Tinife 形状记忆合金高温应力松弛稳定性图5Tininb应力松弛曲线半对数坐标图!0=!0'/!0=13445.37/14257.81=0.94"0=1/tan"=1/0.0000661=15128.59 2.2.4结果分析对Tinife，Tininb两种形状记忆合金的应力松弛稳定性得表征结果列于表1中.表1Tinife，Tininb两种形状记忆合金的应力松弛稳定性比较合金温度/C#0!0/n!0"0 Tinife3000.0219200.280.8210000 Tininb3000.0214257.810.9415128.59由表中可以看出，因为Tininb形状记忆合金的!0和"都大于Tinife形状记忆合金的，因此Tininb形状记忆合金在300C的应力松弛稳定性稍好于Tinife形状记忆合金.这说明，Tininb形状记忆合金的高温稳定性要好些.根据材料应力松弛第2阶段的载荷-时间曲线用半对数坐标可表征为线性关系的特点，可以对长时间稳定性进行估计.那么，500h后2种形状记忆合金剩余载荷可估计如下：Tinife由!=10e（ln!0'-"/"0）得：!500h，fe=10e7.313=14966.7nTininb由!=10e（ln!0'-"/"0）得：!500h，nb=10e7.17=13011.5n!500h，fe，!500h，nb分别指应力松弛实验开始500h后，Tinife，Tininb形状记忆合金所承受的载荷.从上面的结果可以看到，虽然Tinife形状记忆合金的应力松弛稳定性稍逊于Tininb形状记忆合金，但500h后，Tinife形状记忆合金的载荷还是高于Tininb的.2000h后2种形状记忆合金剩余载荷估计如下：!2000h，fe=10e7.159=12856.2n!500h，nb=10e7.072=11785.0n结果说明，2000h后Tinife形状记忆合金的综上得结论：300C下，Tininb的应力松弛稳定性要好于Tinife形状记忆合金.这说明，Tininb 的高温稳定性要好些.但Tinife形状记忆合金所承受的载荷比Tininb形状记忆合金要高.几千小时后，Tinife形状记忆合金所承受的载荷仍高于Tininb.2.3不同温度下Tinife形状记忆合金应力松弛稳定性比较2.3.1实验基本参数实验所采用的试样为经过机械加工后的合格样品，真空退火处理.为了检验温度对形状记忆合金影响程度的大小，进行了如下实验安排：1）始应变仍取为0.02，使试样在实验中保持在弹性范围内.2）对不同试样进行如下几个温度的实验：1#试样实验温度250C；2#试样实验温度300C；3#试样实验温度350C.2.3.2不同温度应力松弛稳定性比较1）250C，Tinife形状记忆合金应力松弛稳定性表征方法同2.2.1节所述，本文只列出关键步骤和结果.250C，Tinife形状记忆合金应力松弛曲线半对数坐标图如图6所示.图61#试样应力松弛半对数坐标图应力松弛曲线第2阶段得拟合曲线为!=10e（7.569-0.0000777"）计算得!'=10e7.569=19372.0n.已知!0= 21641.4n.故1#试样应力松弛稳定性可以表征如下：!0=!0'/!0=19372.0/21041.4=0.92"0=1/tan"=1/0.0000777=12870.012）300C，Tinife形状记忆合金应力松弛稳定性表征.300C表征结果现列出如下：!0=!0'/!0=15765.4/19200.28=0.82"0=1/tan"=1/0.000104=9615.383）350C，Tinife形状记忆合金应力松弛稳659北京航空航天大学学报2004年350C ，Tinife 形状记忆合金应力松弛曲线半对数坐标图如图7所示，表征结果如下：图73#试样应力松弛半对数坐标图计算得到!0'=10e 7.269=14351.1n.已知!0=17285.3n.故3#试样应力松弛稳定性可以表征如下：S 0=!0'/!0=14351.1/17285.3=0.83t 0=1/tan "=1/0.00179=558.662.3.3结果分析在对1#，2#，3#示样进行表征后，将结果列于下表中进行比较，如表2所示.表2温度对应力松弛稳定性影响比较表试样温度/C S 0t 01#2500.9212870.012#3000.829615.383#3500.83558.66从表中所列数据可以清楚的看到，温度确实对应力松弛稳定性存在很大的影响，但温度对应力松弛不同阶段的影响程度是不同的.对本实验环境中的Tinife 形状记忆合金来讲，S 0受温度影响的程度远没有t 0那么大.这说明，应力松弛不同阶段的机制是不同的，温度对不同机制的影响程度是不同的.3结论本论文进行了Tinife 和Tininb 两种形状记忆合金在不同温度条件下应力松弛稳定性的研究，结论如下：1）Tininb 形状记忆合金在300C 的应力松弛稳定性稍好于Tinife 形状记忆合金.说明，Tininb 形状记忆合金的高温稳定性要好些.2）虽然Tinife 形状记忆合金的应力松弛稳定性稍逊于Tininb 形状记忆合金，但Tinife 形状记忆合金所承受的载荷比Tininb 形状记忆合金要高.2000h 后，Tinife 形状记忆合金所承受的载荷仍高于Tininb.3）温度对形状记忆合金高温稳定性存在很大的影响，但其对应力松弛不同阶段的影响程度不同.对本次实验中的Tinife 形状记忆合金来讲，晶内稳定性受温度的影响程度比晶界要大.参考文献（References ）［1］Xu Huibin ，Jiang Cengbao ，Gong Shengkai.Phase transformationand hysteresis of Tinife memory alloys ［J ］.Materals Science and Engineering ，2000，A281：234~238［2］刘福顺，宫声凯，徐惠彬.Tini 形状记忆合金表面绝缘膜的原位生长过程和相结构［J ］.中国有色金属学报，2001，11（5）：867~870Liu fushun ，Gong Shengkai ，Xu Hubin.Microstructure and in-situ growth process of insulating films on Tini shape memory alloys ［J ］.The Chinese Journal of nonferrous Metals ，2001，11（5）：867~870（in Chinese ）［3］徐惠彬.形状记忆合金及其智能化研究［J ］.材料研究学报，1995，9（增刊）：99~103Xu Hhuibin.Shape memory alloys and smart structure research ［J ］.Chinese Journal of Materials Research ，1995，9（supplement ）：99~103（in Chinese ）［4］Xu Huibin ，Tan S ，Muller I.In situ observation of thermo-and stressinduced martensitic transformation in shape memory alloys Z ［J ］.Metallkunde ，1998，89：59~64［5］张志芳，张春生，蔡伟，等.ni-Ti-nb 宽滞后记忆合金的组织性能及其在航空工业中的应用［J ］.材料工程，1992，02：18~20Zhang Zhifang ，Zhang Chunsheng ，Cai Wei ，et al .The structure ，properties and application in the aviation industry of ni-Ti-nb wide hysteresis shape memory alloys ［J ］.function Material ，1992，02：18~20（in Chinese ）［6］李志云，刘福顺，徐惠彬.fe 元素对Tini 形状记忆合金相变点和力学性能的影响［J ］.航空学报，2004，25（1）：84~88Li Zhiyun ，Liu fushun ，Xu Huibin.Influence of fe addition on phase transformation temperatures and mechanical properties of Tini shape memory alloys ［J ］.Acta Aeronautica et Astronautica Sinica ，2004，25（1）：84~88（in Chinese ）［7］Xu Huibin ，Jiang Chengbao ，Gong Shengkai.Martensitic transfor-mation of the Ti 50ni 48fe 2alloy deformed at different temperatures ［J ］.Materals Science and Engineering ，2000，A281：234~238［8］Belyayev S P ，Kuzmin S L ，Likhachev V A ，et al .Simulation of theprocesses of reversible shape change in Tinife ［J ］.fiz Metal Met-alloved ，1989，68：617~619［9］林新城，谷南驹，赵连城.feMnSi 系形状记忆合金低温松弛分析［J ］.功能材料（增刊），2001，10：927~929Lin Xincheng ，Gu nanju ，Zhao Liancheng.Mechannism of low-tem-perature relaxation of fe-Mn-Si based shape memory alloy ［J ］.func-tion Material ，2001，10：927~929（in Chinese ）759第10期刘福顺等：Tinife 形状记忆合金高温应力松弛稳定性。

TiNiFe形状记忆合金的变形行为及微观组织演变规律的研究摘要：本文对TiNiFe形状记忆合金的变形行为及微观组织演变规律展开研究。

采用XRD、SEM、TEM等多种手段对合金样品进行了表征。

结果表明，TiNiFe合金具有良好的形状记忆效应，并且在不同应变条件下，其变形行为具有明显差异。

在较小应变下，TiNiFe合金表现出显著的弹性行为，而在高应变下则呈现出显著的塑性变形。

此外，在不同应变条件下，合金的微观组织演变规律也存在差异。

最终，本文通过分析TiNiFe合金的变形机制，探究了其优良机械性能的内在原因，为形状记忆合金制备、应用等方面的研究提供了参考。

关键词：TiNiFe形状记忆合金，变形行为，微观组织演变规律，应变条件，变形机制1. 引言形状记忆合金具有普通金属所不具备的非常优秀的功能特性，被广泛应用于机械、航空、汽车、电子等领域。

然而，随着时代的发展，对形状记忆合金的性能要求也越来越高。

当前，相当一部分形状记忆合金在高应力条件下出现损坏、失效等问题，影响了其应用。

因此，对形状记忆合金的变形行为及微观组织演变规律进行深入研究，是开展形状记忆合金改性研究的关键。

2. 实验部分本文选取TiNiFe形状记忆合金为研究对象，采用XRD、SEM、TEM等表征手段分别对其进行结构表征和微观形貌观察。

同时，对合金在不同应变条件下的变形行为进行测试，并结合微观组织的变化，探究TiNiFe形状记忆合金在变形条件下的演变规律。

3. 结果与讨论3.1 结构表征实验结果表明，TiNiFe形状记忆合金呈现出反时针旋转式单斜晶系结构，晶体中包含Ti、Ni、Fe等元素，杂质含量较低。

此外，合金中的镍与铁原子呈现出类似于晶粒的存在状态，与Ti原子呈现出穿插状态。

3.2 变形行为在不同应变条件下，TiNiFe合金的变形行为具有明显差异。

在较小应变下，合金表现出显著的弹性行为；而在高应变下，则呈现出显著的塑性变形。

具体而言，当应变小于10%时，变形过程以晶体的弹性形变为主，合金不出现明显的塑性变形。

第 3 期第 182-191 页材料工程Vol.52Mar. 2024Journal of Materials EngineeringNo.3pp.182-191第 52 卷2024 年 3 月Fe 对Ni -Mn -Ga 合金微丝形状记忆效应的影响Influence of Fe on shape memory effect of Ni -Mn -Ga alloy microwire刘艳芬*，李爽，郎子锐，马梓轩，刘晓华（齐齐哈尔大学 物理系，黑龙江 齐齐哈尔，161006）LIU Yanfen *，LI Shuang ，LANG Zirui ，MA Zixuan ，LIU Xiaohua（Department of Physics ，Qiqihar University ，Qiqihar 161006，Heilongjiang ，China ）摘要：以Ni -Mn -Ga 合金微丝为基础分析Fe 元素掺杂前后对合金微丝的形状记忆效应的变化。

用真空磁控钨极电弧熔炼炉制备Ni -Mn -Ga -Fe 合金，并用高真空精密熔体抽拉设备将母合金制备成微丝。

采用EDS 能谱分析仪、DSC 差示扫描量热分析仪、XRD 、DMA 动态机械分析仪，研究Fe 元素掺杂Ni -Mn -Ga 合金微丝后的物相、马氏体相变行为、微丝的形状记忆效应。

结果表明，Ni -Mn -Ga -Fe 合金微丝显示的是四方结构马氏体相和面心立方结构奥氏体相的混合相，对微丝采用步进式阶梯有序化热处理，有序化热处理能有效降低微丝内部缺陷，释放内应力，细化微丝内部晶粒，收缩晶格体积，马氏体孪晶界面更加平直，孪晶面更易移动，微丝的伸长率提高。

在258 K 下对制备态Ni -Mn -Ga -Fe 合金微丝进行单程形状记忆的测试，拉伸到350 MPa 后卸载到0 MPa ，随后将微丝升温到奥氏体态后，应变恢复率为78.75%，而在289 K 对有序化热处理态Ni -Mn -Ga -Fe 合金微丝进行单程形状记忆测试，应变恢复率达到100%。

Fe和Nb对TiNi形状记忆合金环双程记忆效应的影响颜莹;金伟;曹名洲【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2008(028)003【摘要】研究了预变形和热循环对Ti50.8Ni49.2及加入Fe和Nb后合金环的双程记忆应变影响.结果表明:在马氏体状态进行10.4%~13.8%的预变形,TiNi合金环随循环次数增加,双程记忆应变增大,在13.8%预变形和4次循环得到4.15%最大值;加入Fe和Nb后,在10.71%~15.18%的变形范围,合金环的双程记忆应变先增后降,其最大值分别为3.14%和2.56%.在变形量和循环次数相同时,TiNi合金环的记忆应变最高,当变形量和循环次数超过12.50%和2以后,TiNiFe合金环的双程记忆应变快速上升,其双程记忆应变超过TiNiNb合金环的.【总页数】4页(P12-15)【作者】颜莹;金伟;曹名洲【作者单位】东北大学,材料物理化学研究所,沈阳,110004;中国科学院金属研究所,沈阳,110016;中国科学院金属研究所,沈阳,110016【正文语种】中文【中图分类】TG139【相关文献】1.电脉冲处理对FeMnSiCrNiNbC合金组织及形状记忆效应的影响 [J], 杨世洲;李宁;刘文博;文玉华2.高锰γ-MnFe合金双程形状记忆效应 [J], 张金金;彭文屹;张骥华3.Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应 [J], 刘艳芬;张学习;沈红先;孙剑飞;温亚芹;王欢;任晓辉;阴爽4.电脉冲处理对FeMnSiCrNiNbC合金NbC析出及记忆效应的影响 [J], 刘文博;李宁;杨世洲;文玉华5.电脉冲处理对不同预变形量Fe17Mn5Si8Cr5Ni0.5NbC合金NbC析出相与形状记忆效应的影响(英文) [J], 刘文博;李宁;文玉华;张世超;杨世洲因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

收稿日期:2003210231;修订日期:2004205218基金项目:总装预研资助项目文章编号:100026893(2004)0620611204Ti NiMo 形状记忆合金的相变、形状记忆效应与力学性能研究丁　振,刘福顺,李　岩,徐惠彬(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京　100083)Study on Phase T ransformation B ehaviors ,Sha pe Memory E ffects andMechanical Properties of TiNiMo Shape Memory AlloysDIN G Zhen ,L IU Fu 2shun ,L I Yan ,XU Hui 2bin(School of Materials Science and Engineering ,Beijing University of Aeronautics andAstronautics ,Beijing 100083,China )摘　要:研究了TiNiMo 形状记忆合金的相变特性、形状记忆效应和力学性能,结果表明:TiNiMo 合金存在一个R 相变,Mo 的加入降低了TiNi 合金的马氏体相变开始温度(Ms ),Ti 50Ni 48.5Mo 1.5和Ti 50Ni 48Mo 2.0合金的Ms 分别达到了-85℃,-103℃,这两种合金分别在8.51%和8.26%的预应变下获得了8.06%和7.71%的形状记忆效应。

Ti 50Ni 48Mo 2.0合金的屈服强度和抗拉强度分别为589MPa 和799MPa ,比Ti 50Ni 48Fe 2.0的相应强度分别高73%和31%,同时Ti 50Ni 48.5Mo 1.5的力学性能也较为优异,因而TiNiMo 合金是很有发展潜力的新型的记忆合金接头材料。

关键词:TiNiMo 合金;相变特性;形状记忆效应;力学性能;管接头中图分类号:V252;TG 139+16 文献标识码:AAbstract :Phase transformation behaviors ,shape memory effects and mechanical properties of TiNiMo shape memo 2ry alloys are investigated.It is found that a R phase transformation exists in TiNiMo alloy ,and the adition of Mo will lower the martensite start (Ms )temperature of TiNi alloy ,and that the Ms temperatures of Ti 50Ni 48.5,Mo 1.5and Ti 50Ni 48Mo 2.0alloys are -85℃and -103℃,respectively.The two alloys will gain 8106%and 7.71%shape memory effects under 8.51%and 8.26%pre 2strain ,respectively.The yield strength and breaking strength of Ti 50Ni 48Mo 2.0alloy ,measured to be 589MPa and 799MPa ,are 73%higher and 31%higher than the corres ponding strengths of Ti 50Ni 48Fe 2.0,respectively.Furthermore ,Ti 50Ni 48.5Mo 1.5alloy also exhibits excellent mechanical properties.Therefore TiNiMo alloys are very potential when used as new joint materialsK ey w ords :TiNiMo alloy ;phase transformation behavior ;shape memory effect ;mechanical property ;pipe joint TiNi 基形状记忆合金具有优异的记忆特性和超弹性、良好的力学性能、耐腐蚀性、生物相容性以及高阻尼特性,因而在航空航天、生物医用等领域获得了广泛的应用[1]。

Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。

关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。

新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。

形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。

目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。

TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。

然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。

腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。

因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。

80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。

从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。

在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。

不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。

形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。

在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。

应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。

2 相关概念2.1 形状记忆效应一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。

TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究摘要：本文研究了一种新型的TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构及其性能。

采用真空感应熔炼、铸造、热处理等工艺制备了不同组织结构的TiNiFe合金，利用恒定应变速率拉伸测试机探究了不同条件下的本构关系、形状记忆性能和压缩塑性。

结果表明，TiNiFe合金由左旋单斜晶系转变为正交晶系时，形状记忆率明显提高且循环稳定性也得到了显著改善。

适当的热处理和应力域能够促进TiNiFe合金的形状记忆效应，在低温下更加明显。

此外，合金的塑性和强度分别受到孪生和位错的减弱和增强。

本文对于深入了解TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构、形状记忆性能及其机理具有参考价值。

关键词：TiNiFe合金；低温形状记忆；组织结构；形状记忆率；塑性TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究1. 前言随着现代科学技术的发展，形状记忆合金这一特殊的合金材料正受到越来越广泛的关注。

形状记忆合金的研究在很大程度上推动了新材料领域的发展和进步，其应用前景广阔。

TiNi合金是一种具有形状记忆特性的合金，其在机械、医学等领域应用广泛。

TiNi合金的形状记忆效应随温度变化而改变，但在低温下效应不明显，这限制了其在一些极端环境下的应用。

TiNiFe合金由于添加了Fe元素，在低温下具有更明显的形状记忆效应，因此是一种极具潜力的新型低温形状记忆合金材料。

本文研究了TiNiFe低温形状记忆合金的组织结构、形状记忆性能及其机理，旨在深入了解掌握这种新型形状记忆合金的相关特性，为其应用和进一步改进提供理论和实验基础。

2. 实验方法2.1 材料制备本实验采用真空感应熔炼、铸造、热处理等工艺制备了不同组织结构的TiNiFe合金。

所用元素的纯度均为99.99%。

熔炼时采用负压熔炼，铸造采用废料肋铸造。

得到不同的晶体结构并分别进行测试。

其中，不同材料分别为Ti51Ni49、Ti50Ni44Fe6、Ti50Ni35Fe15、Ti50Ni30Fe20、Ti50Ni20Fe30。