為獲得高性能NiTi基記憶合金復合材料,通過熔煉、鍛造、拔絲等手段獲得一種NiTi-W原位復合材料。利用SEM掃描電鏡觀察材料顯微組織; DSC測試材料的馬氏體相變行為;利用WDT Ⅱ-20萬能拉伸試驗機測試材料的力學性能。SEM分析結果顯示,拔絲加工使W纖維直徑細化至幾微米,甚至亞微米級別,在NiTi基體中沿拔絲方向一致排布。DSC測試結果顯示,材料經(jīng)不同溫度退火后展現(xiàn)出復雜的可逆馬氏體相變行為,在某些升、降溫曲線上出現(xiàn)多個吸放熱峰現(xiàn)象。拉伸測試結果顯示,600℃退火樣品經(jīng)適當?shù)念A拉伸變形后,屈服強度會大大增加,由～200 MPa提升到～800 MPa,斷裂應力超過1 GPa,斷裂應變高達40%,材料展現(xiàn)出優(yōu)秀的線性超彈性,是一種集高強度、高塑性、高線性超彈性于一身的高性能材料。 

【文章來源】：金屬熱處理. 2020,45(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Ti48.5Ni50.5W1合金樣品的SEM圖像

圖1 Ti48.5Ni50.5W1合金樣品的SEM圖像圖3給出了400～700℃退火樣品的升、降溫相變曲線。由圖2看出，700～900℃退火樣品的相變行為與700℃退火樣品基本一致，故不再單獨給出。從圖3可以看到，這些曲線中相變峰的特點各有不同:400℃退火樣品的升降溫曲線都只有一個相變峰，并且升溫峰和降溫峰的溫度非常接近，滯后非常小。這符合R相變特征，說明此時僅發(fā)生了正、逆R相變，沒有馬氏體相變。很可能樣品經(jīng)400℃退火后，內(nèi)部缺陷密度仍比較高，這些缺陷對馬氏體相變有較大的阻礙作用，因此，在升、降溫過程中，只有相對容易的R相變發(fā)生。

500℃退火的樣品，相變峰更加尖銳。升溫曲線上出現(xiàn)部分重合的雙峰，即兩個相變峰部分疊加在一起。在二元Ni Ti記憶合金中，這種情況通常低溫峰是R相逆相變峰，高溫峰是馬氏體逆相變峰[17]。說明在之前的降溫過程中不但發(fā)生了R相變，部分R相還進一步發(fā)生了馬氏體相變。但觀察降溫曲線看似仍只有單峰，而該單峰與逆相變峰滯后很小，說明降溫曲線上看到的單峰仍為R相的正相變峰，并未觀察到明顯的馬氏體相變峰。這可能是馬氏體相變量很小，峰并不明顯，也可能是此時樣品中馬氏體轉變較為均勻，被掩蓋在背景曲線中;到了600℃，退火樣品升溫曲線上仍出現(xiàn)部分重合的雙峰，并且雙峰分開得更加明顯一些，而降溫曲線出現(xiàn)3個幾乎獨立的相變峰。升溫曲線出現(xiàn)部分重合雙峰的機制應該和前面的解釋相同，即低溫峰是R相逆相變峰，高溫峰是馬氏體逆相變峰。但降溫曲線出現(xiàn)3個相變峰的情況在二元Ni Ti記憶合金中并不常見�？紤]到在Ni Ti-W復合材料中，分布于W纖維附近的Ni Ti和遠離W纖維的Ni Ti受到W纖維的約束不同，其彈性應變能也必然不同。而彈性應變能可以顯著改變Ni Ti記憶合金的相變溫度，因此分析降溫曲線中，溫度最高的相變峰為R相變峰(因其滯后最小)，中間的相變峰為遠離W纖維的Ni Ti發(fā)生的馬氏體相變峰，而溫度最低的相變峰為分布在W纖維附近的Ni Ti發(fā)生的馬氏體相變峰(因其受W纖維約束最顯著，彈性應變能高，正相變阻力大)。700℃退火樣品的熱誘發(fā)相變行為卻又發(fā)生了改變，升溫曲線則在低溫端先出現(xiàn)一個尚未完全分離的雙峰，在稍高溫度處又出現(xiàn)一個獨立的單峰，即升溫曲線出現(xiàn)了3個相變峰。而降溫曲線上出現(xiàn)2個明顯的獨立相變峰，通過仔細觀察，會在低溫峰剛剛結束的位置看到一個非常小的“尖端”，應該是一個非常小的峰，因此，降溫曲線上也有3個相變峰，估計和升溫曲線的3個相變峰對應。那么，降溫曲線的3個相變峰和600℃退火樣品情況類似，溫度由高到低分別對應R相變峰、遠離W纖維的Ni Ti的馬氏體相變峰和分布于W纖維附近的Ni Ti的馬氏體相變峰。而升溫曲線的3個相變峰，溫度由低到高依次為:R相逆相變峰(滯后小)、分布在W纖維附近的Ni Ti馬氏體逆相變峰(彈性能高，正相變阻力大，則逆相變驅動力大，更容易先發(fā)生逆相變)和遠離W纖維的Ni Ti馬氏體逆相變峰。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]模量可變NiTi-NbTi原位復合材料[J]. 姜江,蔣小華,姜大強,郝世杰,郭方敏,崔立山.  中國有色金屬學報. 2017(04)
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