NiTi形状记忆合金的相变温度滞后

形状记忆合金原理形状记忆合金是一类具有记忆性能的金属材料，其主要原理是基于相变的特性。

相变是指材料在经历温度或应力变化时发生的结构转变。

形状记忆合金通常由几种金属元素组成，例如镍钛合金（NiTi）和铜铝锌合金（CuAlNi）。

形状记忆合金的记忆性能源于其晶格结构的可逆变化。

当形状记忆合金处于高温相态时，晶格结构会发生变化，并具有较高的韧性和可塑性。

当温度降低到临界温度以下，形状记忆合金将会发生一种相变，晶格结构会从高温相态转变为低温相态。

在低温相态下，形状记忆合金呈现出预先确定的形状。

当应力作用于合金时，合金会发生形状改变，但一旦应力消失，形状记忆合金又会恢复到其原始的形状。

这种自身恢复的能力使形状记忆合金具有很多应用潜力。

形状记忆合金的形状记忆效应主要由两个过程共同作用实现：弹性变形和相变。

弹性变形是指在外力作用下形状记忆合金发生可逆的弹性应变。

具体来说，当外力作用后，合金中的晶格结构发生畸变，但并未达到破坏点，而是在去除外力后通过弹性回复恢复到初始形状。

相变是指合金在温度变化下发生的晶体结构相变。

当外力去除后，合金通过温度的改变实现形状的记忆效应。

当温度回升到一定临界温度时，材料会由低温相态变为高温相态，晶格结构发生改变，形状记忆合金将会失去形状记忆效应。

当温度再次降低时，合金将再次回到低温相态，并恢复原始形状。

形状记忆合金由于其独特的记忆性能，在多个领域得到广泛的应用。

例如，医疗领域中的支架器械和牙套、航空航天领域中的航空零部件以及汽车工业中的发动机零部件等。

形状记忆合金的原理使得这些设备能够适应不同的环境和应力变化，增强了其稳定性和可靠性。

材料工程第49卷第3期2021年3月第1—13页Journal of Materials EngineeringVol.49No.3 Mar.2021pp.1―13NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展Research progress in elastocaloric effect and itsapplication of NiTi-based shape memory alloys朱雪洁S钟诗江S杨晓霞2,张学习S钱明芳S耿林1(1哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001;2山东大学材料科学与工程学院，济南250014)ZHU Xue-ie1,ZHONG Shi-iang】,YANG Xiao-xia2,ZHANG Xue-xi1,QIAN Ming-fang1,GENG Un1(1School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute ofTechnology?Harbin150001,China2School of Materials Scienceand Engineering,Shandong University?J inan250014,China)摘要：NiTi合金作为性能最优异的形状记忆合金之一，已经广泛应用于航空航天、电子、建筑、生物医学等领域。

近年来，NiTi基合金极佳的力学性能、巨大的弹热效应和良好的机械加工性使其在弹热制冷领域引起了广泛关注。

然而，传统NiTi二元合金超弹性应力滞后大，超弹性和弹热效应循环稳定性差，达不到实际应用所需的长期服役要求。

本文介绍了NiTi基合金的弹热效应研究进展，从掺杂合金元素、热机械处理、改变制备方法等角度综述了近几年NiTi基合金弹热效应改进优化的研究进展，同时本文也简要介绍了已经开发的基于NiTi基合金的弹热装置或原型机。

但是目前NiTi基合金弹热材料的研究和原型机的开发仍处于实验阶段，实现其商业化应用需要进一步深入研究和优化，未来前者研究重点将集中在材料小型化、合金化或特殊处理及改变循环方式等方面，后者也将从提高热量传输效率、加强热量交换、减小摩擦等损耗、改进机械负载和循环模式等方面不断优化和完善。

NiTi形状记忆合金薄膜中的相变
谢致薇;王国庆;蒙继龙
【期刊名称】《广东工业大学学报》
【年(卷),期】2001(018)003
【摘要】NiNi形状记忆合金薄膜是从块体状形状记忆合金中发展起来的一种新型功能薄膜材料,它具有不完全类同于块体状形状记忆合金的相变行为与记忆效应.本文综述了薄膜制备条件、化学成份、热处理工艺及循环条件对这种薄膜的组织结构,尤其是主体相变行为和脱溶分解行为的影响.表明上述因素的影响相当复杂,适当调整各种条件方可获得好的形状记忆效应.
【总页数】6页(P57-62)
【作者】谢致薇;王国庆;蒙继龙
【作者单位】广东工业大学"材料与能源学院;华南理工大学"机械电子工程系;广东工业大学"材料与能源学院,;华南理工大学"机械电子工程系,
【正文语种】中文
【中图分类】TB43
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[J], 陈志伟;敬云兵;甘春雷;黎小辉;郑开宏;钱健清
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烧结温度对Micro-FAST制备多孔NiTi形状记忆合金的影响摘要：多孔NiTi形状记忆合金具有独特的超弹性行为和形状记忆效应，因其弹性模量与人骨相当，减少了应力屏蔽，并且其孔结构有利于新生骨组织的长入与营养物质的输送，具有良好的生物相容性，在生物医用领域前景广阔。

目前多孔NiTi形状记忆合金的制备方法主要有自蔓延高温合成法（SHS）、微波烧结和放电等离子烧结（SPS），但SHS烧结时间较长，后两种方法设备复杂，成本高。

Micro-FAST作为一种低温高效、节能环保的新兴烧结方式可以解决上述问题。

本文旨在利用Micro-FAST技术制备多孔NiTi形状记忆合金，并探讨烧结温度对Micro-FAST制备多孔NiTi形状记忆合金的影响。

本文采用浸泡介质法测得试样的孔隙度，用SEM观察试样组织形貌图，XRD测试试样的物相组成，采用差示扫描量热法获得试样的相变温度。

研究表明，采用Micro-FAST技术可成功制备多孔NiTi形状记忆合金，烧结试样的孔隙度随着烧结温度的增高先减少后增加，试样微观组织呈现的规律与孔隙度规律基本吻合，在1100℃的烧结温度下，试样的孔隙分布均匀，孔径大小为100μm~200μm；通过XRD分析可知，随着烧结温度的增高，试样主要由NiTi相组成，脆硬相NiTi2和Ni3Ti相逐渐减少，烧结温度为1150℃时，未检测到NiTi2和Ni3Ti相。

本文的研究为多孔NiTi形状记忆合金提供了一个全新的制备方法，同时拓宽了Micro-FAST这一技术的应用范围。

关键词：多孔NiTi形状记忆合金；Micro-FAST；烧结温度；生物医用材料Effect of the sintering temperature on the porous NiTi shape memory alloy prepared by Micro-FASTAbstract: Porous NiTi shape memory alloy possesses unique properties of superelasticity and shape memory effect. The elastic modulus of the porous NiTi alloys is similar to it of the Human bones, thus reducing stress shielding, and the pore structure is beneficial to the new bone tissue’s ingrowth and the transport of nutrients. Porous NiTi shape memory alloy takes good biocompatibility, having broad prospects in the Biomedical Materials Field. At present, the fabrication methods of the porous NiTi shape memory alloy mainly include self-propagating high temperature synthesis (SHS), microwave sintering and spark plasma sintering (SPS). But the sintering time is longer by SHS, and the last two methods has disadvantage of complex equipmentand high cost. And Micro-FAST as a new sintering method of low temperature, high efficiency, energy saving and environment protecting, can solve the above problems. The experiment aims to prepare porous NiTi shape memory alloy by Micro-FAST, and to investigate the effect of sintering temperature on preparing the porous NiTi shape memory alloy by this method. The sample’s porosity was tested by infusion medium method. The microstructure of the sample and the phase composition was achieved by using scanning electron microscope and X-ray diffraction method. Differential scanning calorimetric is utilized to measure the transformation temperature of the porous NiTi shape memory alloy. The research shows that the porous NiTi shape memory alloy can be successfully fabricated by Micro-FAST. With increasing the sintering temperature, the porosity of the porous NiTi shape memory alloy decreased firstly, and then increased. The microstructure showed a similar law with the porosity law. On the sintering temperature of 1100℃, the porous NiTi shape memory alloy exhibited well-distributed pores and the pore sizes range from 100μm to 200μm. With increasing the sintering temperature, the XRD pattern exhibited that the samples were mainly composed with NiTi phase and the undesired NiTi2 and Ni3Ti phase decreased gradually. On the sintering temperature of 1150℃, NiTi2 and Ni3Ti phase were not detected. The research provides a new fabrication method for the porous NiTi shape memory alloy, and broadens the appliance of Micro-FAST.Key words: Porous NiTi shape memory; Micro-FAST; Sintering temperature; Biomedical materials第一章绪论1.1 NiTi形状记忆合金1.1.1 形状记忆合金简介某些特殊的合金材料，在一定温度范围内进行变形后，若将其加热到某一特定温度后，它能全部或部分恢复到变形前的形状和体积，这种现象称为形状记忆效应（Shape Memory Effect，SME）。

一、概述形状记忆合金（SMAs）是一种具有记忆性能的功能材料，具有形状可逆性和超弹性等独特性能。

其中，niti形状记忆合金由镍和钛两种元素组成，具有优良的记忆性能和机械性能，被广泛应用于医疗器械、汽车、航空航天等领域。

而动态扫描量热仪（DSC）曲线是研究niti形状记忆合金相变行为的重要手段。

二、niti形状记忆合金的基本性能1. 记忆效应niti形状记忆合金具有记忆效应，即在预设的形状被改变后，当受到外力或温度变化等刺激后，能够恢复到其预设的形状，这一特性使得niti形状记忆合金在医疗领域中得到广泛应用，如血管支架等医疗器械的制造。

2. 超弹性niti形状记忆合金还具有超弹性，即在受到外力作用时，能够产生较大的形变而不会发生塑性变形，一旦外力消失，又能够自行恢复原有形状，这种性能使得niti形状记忆合金在汽车和航空航天领域中得到广泛应用。

三、动态扫描量热仪曲线的意义1. 相变温度动态扫描量热仪曲线可以帮助研究人员测定niti形状记忆合金的相变温度，包括马氏体相变和铁素体相变的温度范围和特性，这对于合金的性能评价和应用具有重要意义。

2. 相变热DSC曲线还可以用来测定niti形状记忆合金的相变热，即相变过程中所释放或吸收的热量，这对于理解合金的相变机制和热力学性能具有重要意义。

四、niti形状记忆合金的DSC曲线特征1. 马氏体相变峰在DSC曲线上，马氏体相变通常会呈现出一个明显的放热峰，该峰对应着马氏体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

2. 铁素体相变峰在DSC曲线上，铁素体相变也会呈现出一个放热峰，该峰对应着铁素体相变所释放的热量，通过测定该峰的温度和面积可以得到相变温度和相变热。

五、niti形状记忆合金的DSC曲线分析1. 相变温度通过分析DSC曲线上的马氏体相变和铁素体相变的温度峰值可以得到合金的相变温度范围，并进一步研究相变温度与合金组织结构和成分之间的关系。

NiTi形状记忆合金的性能及应用(**************************************)摘要：本文主要介绍了NiTi形状记忆合金的性能，如形状记忆效应、超弹性效应、生物相容性、耐磨性、阻尼性等。

再举例简要介绍它在工程领域、医学领域方面的应用，并对以后的发展方向做了展望。

关键字：形状记忆性能；应用Properties and Application of NiTiShape Memory AlloysAbstract：The essay is mainly introduce the shape memory effects，such as super-elasticity effect，temperature memory effect，biological compatibility , resistance to wear and damping of NiTi shape memory alloys (SMA)，et al . And then talk about the applications of NiTi shape memory alloy in engineering field ，medical field . The development direction of the study field was forecasted．Key words : shape memory effect ; application引言形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA) 是一种特殊的金属材料，经适当的热处理后即具有回复形状的能力，这种能力被称为形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME) 。

实际上，很多材料都具有SME，但能够产生较大回复应变和形状回复力的，只有少数的几种材料，如：Ni-Ti合金和铜基合金(CuZnAl和CuAlNi)，铁基合金应用最广泛。

Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响郑烨昆;赵睿东;于超
【期刊名称】《原子与分子物理学报》
【年(卷),期】2024(41)6
【摘要】采用第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法,建立了共格沉淀相与半共格沉淀相块状/柱状模型,模拟了温度诱发相变和应力诱发相变,分析了
Ni_(4)Ti_(3)沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响.结果表明,Ni_(4)Ti_(3)沉淀相本征应变诱发的弹性应力场对相变中马氏体变体类型、形核位置、分布等有重要影响.在温度诱发相变时,共格沉淀相促进部分马氏体变体的形核生长,能显著提高Ni Ti超弹性形状记忆合金的马氏体相变开始温度;在应力诱发相变时,Ni_(4)Ti_(3)沉淀相使马氏体早于无沉淀相区域形核,导致了相变应力降低、抑制了马氏体解孪,减小了应力-应变曲线的滞回环.
【总页数】9页(P123-131)
【作者】郑烨昆;赵睿东;于超
【作者单位】西南交通大学力学与航空航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】O482.1
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Ti_(44)Ni_(47)Nb_9宽滞后形状记忆合金应力诱发马氏体相变行为的影响4.热机械循环对Ti_(49.8)Ni_(50.2)形状记忆合金相变行为的影响5.Ti_(100-
x)Ni_(x)(x=40~70)形状记忆合金的Ni含量-时效工艺-相变行为关系图及其应用因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。