TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展

第26卷 第5期 2005年10月 材料热处理学报 TRANSACTIONSOFMA‘rERIALSANDHEATTREATMENT V01．26 No．5 October2005 TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展 贺志荣1， 王 芳2， 周敬恩3 (1．陕西理工学院材料科学与工程系，陕西汉中723003；2．陕西理工学院图书馆，陕西汉中723003； 3．西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安 710049) 摘 要：对TiNi合金形状记忆效应(SME)的特性、影响因素和工程应用的研究现状进行了综述。着重 介绍了TiNi合金SME的特点及其工程意义，合金成分、热处理和加工工艺对SME的影响，以及TiNi合 金在驱动器、连接器和紧固件制作，结构变形和开裂控制，结构振动主动控制等方面的应用，并就目前 研究的不足以及该研究领域的发展方向提出了一些看法。 关键词：TiNi合金；形状记忆合金； 形状记忆效应； 工程应用 中图分类号：TGl39 文献标识码：A 文章编号：1009—6264(2005)05—0021．07 TiNi形状记忆合金(SMA)具有优异的形状记忆 效应(SME)和良好的超弹性(sE)，此外，该合金还具 有比强度高、无磁性、耐腐蚀、耐磨损、生物相容性好、 高阻尼和电阻突变等特性¨’2o，已逐步应用于航空航 天飞行器、空间结构平台、核反应堆、建筑、桥梁及海 洋结构等方面，对工程结构的形状或振动进行控制， 并监测结构内部的应力、应变、温度、损伤等状况，提 高了结构的安全性和可靠性口’⋯。近年来，对TiNi合 金SME及其应用的研究取得了很大进展，本文综合 评述了TiNi合金SME的基本特性、影响因素以及在 工程应用方面的研究现状和所面临的问题。该合金 的sE特性及其应用研究进展将另文发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。 1 TiNi合金SME的特点及其工程意义 SME指SMA具有记忆其高温母相(A)形状的特 性。SME由热诱发马氏体(M)相变引起，与其相对应 的微观结构变化是M的晶体结构和取向逆转变回原 来A的晶体结构和取向。当发生A—M相变时，一个 晶粒内形成多个M变体，为了降低相变阻力，这些变 体以自协作方式形成，变体之间为共格孪晶界面。当 施加外力时，相对外力处于有利位向的M变体通过 吞噬处于不利位向的变体而长大，同时产生应变，卸 收稿日期：2004．11-29；修订日期：2005—02—21 基金项目： 陕西理工学院博士科研启动基金资助项目 (SLGQD0403) 作者简介： 贺志荣(1960一)，男，陕西理工学院教授，博士，主要 从事功能材料及热处理研究，发表 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 70余篇，Tel：0916—2113982， E-mail：hezhiron901@163．con 载后应变保留。这时若升高温度至M逆相变开始温 度(A。)以上时，将发生逆相变M—A，即M晶体沿原 来的切变途径逆转变回A状态，从而宏观形状得到 恢复，并呈现SME。 TiNi合金SME的特点及其工程意义如下：(1)可 逆应力、应变效应：TiNi合金在M状态(单斜结构)下 变形，加热后残余变形消失，合金会恢复到加载前A 状态(CsCl结构)的形状——对外输出应变(约8％)； 当对M态SMA变形后约束加热时，合金可产生很大 的恢复应力——对外输出应力(约800MPa)HJ。(2) 热敏效应：TiNiSMA可发生A—R(菱方结构)相变，该 相变热滞很小(2～4K)——用于制作热敏元件。(3) 模量效应：随温度变化TiNiSMA的弹性模量会产生 很大变化，A相的弹性模量远高于M相——用于控 制结构的变形开裂。(4)电阻效应：降温时，当温度达 到TiNi合金M相变开始温度(M。)时，其电阻率显著 增加；升温时，当温度达到A。时，其电阻率显著降低 ——用于制作温度传感器。(5)阻尼效应：TiNiSMA 热诱发M相变及其逆相变过程中各种界面(孪晶面、 相界面、变体界面)的可逆迁移需吸收能量，即可逆M 相变具有阻尼作用——用于控制结构振动。 2 影响TiNi合金相变和SME的因素 2．1合金成分 TiNi二元合金的相变行为和SME特性强烈依赖 于Ni含量。固溶淬火态Ti，吣，Ni，(戈=40．0～70．0) 合金的R、M相变温度r。、巩及其相变热滞△九、 △％与Ni含量的关系如图1所示bo。由图1(a)可 万方数据 22 材料热处理学报 第26卷 见，对673K时效态TiNi合金来说，R相变存在于菇= 50．5—70．0合金中，丁。一。关系比较简单，r。温度几乎 不随z的变化而变。‰。关系比较复杂：戈=40．0～ 49．0合金的靠很高且为定值(342K)；戈=49．5～ 50．0合金的巩亦为定值(313K)；戈=50．0～52．0合 金的丁。对戈很敏感，戈每增加1％，T。约下降37— 102K；石=52．0～56．0合金的丁。随石的增加而直线 升高；戈=56．0～70．0合金的靠又为定值(197K)。 要使TiNi合金在室温下获得完全SME，M相变结束 温度(M，)应在室温以上，故合金的Ni含量应小于 50．0％。 热滞的大小影响着SMA的应用类型，热滞小者 作传感元件，热滞大者作联接元件№J。由图1(b)知， R相变的显著特点是△T。很小(约4K)，且不随戈的 变化而变，而△TM则比较大(约30K)且△F№呈复杂 变化关系。最小值(约23K)在菇=50．5处取得，最大 值(约38K)在z=53．0处取得。 图1 Ni含量和时效时间对TiNi合金R、M相变温度r。、％(a)和相变热滞△‰、△丁。(b)的影响 Fig．1EffectsofNicontentandagingtimeonR，MtransformationtemperatureTM，TR(a)andtemperaturehysteresisATR，△TM(b) ofTil00一Nialloys(z=40—70)agedat673Kfor0-360ksfollowingsolutionquenchedat973K 合金元素对TiNi合金相变温度有显著影响。提 高相变温度的元素有Pd、Au、Hf和zr等，降低相变温 度的元素有Fe、Al、Cr、Mn、V、Nb和稀土元素Ce、Nd 等。2J。加入Fe还可使合金的R、M相变分离，便于单 独研究二者的相变行为，当Fe含量由2．5％提高到 3．5％时，M。温度由一73．5℃下降到一1900C以下，合 金晶粒也得到了细化，强度提高，塑性变化不明显。7。。 0、C等元素会降低TiNi合金的相变温度，恶化合金 的SME和SE，被视为杂质元素。日本坎托克公司采 用真空电弧溶解法，通过减少碳、氧杂质，解决了TiNi 合金拉丝过程中的断丝问题，生产了直径只有头发二 分之一的合金丝，大大提高了TiNiSMA丝的热敏感 性、可复合性和可编织性。8o。cu会减小TiNi合金的 相变热滞，由此得到了窄热滞型TiNiCuSMA。因为加 入cu后，TiNi合金M的晶体结构由原来的单斜结构 变成正交结构，由B2相转变成正交M时，相变满足 不变平面应变要求，无需额外的点阵不变切变，A与 M界面在运动中始终保持良好的共格性，因而相变容 易进行；另外，Cu可强化A，阻碍了变形过程中位错 的导入，cu还可降低界面摩擦力和M再取向应力，也 使M再取向容易进行、9J。Nb可增加TiNi合金的相 变热滞，因为TiNiNb合金中的B—Nb粒子通过变形可 松弛M片界之间的应变，使逆相变驱动力减小，A；升 高¨⋯。Ni。，Ti44Nb。合金在特征变形温度(M。+30℃) 和临界变形量(14％～18％)范围内变形后，相变热滞 达145℃，应变恢复率为72％¨“。在TiNi合金中当以 10％～20％Hf取代Ti后，M。温度可大幅度升高至 500。C以上n2。，因此，TiNiHf合金是具有开发价值的高 温SMA，其中，Ti。。Ni的Hf。，合金的最大可恢复应变为 3％h3]。 此外，在TiNi合金中添加cu、V、Al、Cr、zr，可大 大改善韧性和加工性；在TiNi合金中添加cu、Al、zr、 v、co、Fe，并经深层表面处理后拉丝，可制成具有漂 亮色彩的SMA，满足工程装饰性要求∽1。 2．2热处理 2．2．1时效处理 时效处理对贫镍TiNi合金M相变温度影响不 大，但能有效控制富镍合金的R、M相变温度(图1 (a))。在673K时效态Tim，Ni。(x=40．0—70．0)合金 中，戈=40．0～50．0合金的靠温度不受时效影响；戈 万方数据 第5期 贺志荣等：TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展 23 =50．5～70．0合金的巩温度明显受时效时间(t。)影 响。随f。延长，n先下降后上升。，。温度随f。的 延长而升高，当t。从1．8ks延长至360ks时，r。从 297K上升为318K。 由图1(b)知，戈=40．0～50．0时，Ti。‰Ni。合金的 热滞△r。为一定值且不受t。影响。x=50．5～70．0 合金的△n受时效影响很大。时效态合金的△％ 高于固溶淬火态，随着t。延长△巩减少。例如固溶 淬火态髫=51．0合金的△％为25．2K，而时效态戈= 51．0合金当t。从36ks延长至360ks后，△％从86K 减少到52K。另外，由图1(b)还可看出，时效对TiNi 合金的热滞△％影响不大。 2．2．2退火处理 对冷加工加退火态Ti，。，Ni49，、Ti∞。Nh：和Tk。 Ni。。三种合金丝的相变和形变行为的研究结果表 明¨4“6I，Ti，¨Ni49，和Ti49。Nh：合金冷却／加热相变类 型为A—R—M／M—A，Ti。。。Ni50。合金的冷却／加热相 变类型为A—一R—一M。随退火温度丁。升高，三种 合金的氏温度升高；T。温度变化趋势则有所不同： Ti。Nk，合金的r。温度基本不变，Ti49。Nk：和Ti州 Ni，。。合金的r。温度有所降低。三种合金中，Ti舢 Nk。的热滞△丁。最大，Th，Nk，的△丁。最小。随r。 升高三合金的△％降低，当T。≥773K后，Ti删Nh： 和Tk。Nh。合金的△丁。急剧降低。 773K退火态TiNi合金丝室温工程应力盯一应变￡ 曲线见图2¨⋯。可以看出，三合金的沪￡曲线皆存在 明显的应力平台。由于三合金的Ni含量和相变温度 不同，故G-E曲线上的平台应力具有不同的物理意 义。合金Ti，。，Nk，和Ti49。Nh。的平台应力分别表示 M再取向应力仃!和应力诱发M应力口。S1M；合金Ti㈣ Ni，。：的平台应力则包含仃?和仃：“两种因素，以盯? 为主。显然，在室温下，随Ni含量增加，TiNi合金的 平台应力升高。原因是贫Ni合金室温组织为M，富 Ni合金室温组织为A，A的强度高于M。三合金中， 平台应变e。(形状记忆最大应变量)则以近等原子比 Ti删Nk：合金最大(约10％)，富镍Ti引Nk。合金次 之(约8％)，贫镍Ti，。，Ni49，合金为最小(约5％)。在 Ta=673～773K温度范围内退火后，TiM合金的SME 良好，r。≥823K后SME恶化。 2．3合金加工状态 2．3．1冷加工率 图2 TiNi合金的工程应力一应变曲线 Fig．2Typicalengineeringstressvsstraincurves ofannealedTiNialloys 冷alto率(Cw)对773K退火态Ti删Nh，合金相 变行为和形状记忆恢复应变(￡。)的影响见图3u6|。 可以看出，退火态Ti。，Ni。合金的相变类型为A—R —M／M—A。随C。增大，A—R相变温度基本不变，R —M相变温度迅速降低，M—A相变温度则缓慢下 降。随c。增加，673K退火态合金的e。减小，773K 退火态合金的￡。先降低，后趋于定值；773K退火态 合金的e。高于673K退火态。 冷加工率反映了对材料进行冷变形的程度。冷 加工率越高，材料应变量越大，内部位错等不可逆缺 陷密度越高，对SME越不利，故随冷加工率C。升高 TiNi合金的回复应变￡。减少。冷变形态合金在较低 温度退火时，形变组织缺陷回复程度较小，在随后的 冷却过程中，受这些不可逆缺陷应力场的抑制，M中 有利取向的变体不能充分长大，影响了加热时M原 路逆转变。随着加热温度升高，位错等不可逆缺陷逐 渐获取了足够的能量，可通过滑移、攀移方式移出晶 体，或通过合并而消失，使缺陷密度大大降低，合金的 应变回复情况因此而得到改善，故￡7。7强>e6。73K。但退 火温度过高时，合金的屈服强度将降低，对SME反而 不利。因此，冷加工态TiNi合金的退火温度不可过 高或过低。 2．3．2热循环 热循环次数(Ⅳ)对673K退火态TiNi合金弹簧热 循环应变回复率(刁)的影响见图4’1⋯。由图可见， Ti49．。Ni50：和Ti鹌。Nk。合金弹簧的叩高于Ti㈨Ni49，合 金弹簧，亦即贫Nj合金弹簧的热循环应变回复率衰 减较快，热循环稳定性较差。另外，随Ⅳ增加，TiNi 合金弹簧的刁呈下降趋势，且在循环初期下降较快， 当N>100次后，刀的衰减逐渐变缓。可见，预循环 万方数据 24 材料热处理学报 第26卷 Ti495Niso5 773K3．6ks．Cw=x％ M R 10 20 30 40 200 250 7、fv 300 350 CwA％)刀K 图3冷加工率C。对Ti。，，Ni50，合金相变行为和形状恢复应变的影响 Fig．3EffectofcoldworkingratioontransformationbehaviorandshaperecoverystrainofTi495 Ni505 alloy 训练可增强TiNi合金热循环应变回复率的稳定性。 这是因为在热循环过程中，M／A界面在推移过程中与 冷变形引入的位错、空位等缺陷发生交互作用，使推 移路径上的缺陷消除或使界面受到钉扎Ⅲo，卸载后 残留一定的塑性变形而使应力松弛。随着循环次数 增加，这种交互作用逐渐减弱。当循环到一定次数 后，引入的位错使基体强化，继续进行循环时，基体中 不再引入位错，应力一应变熟路往返，使TiNi合金的应 变回复率衰减速率变慢，SME达到较稳定的状态。 图4 Ni含量和热循环对TiNi合金弹簧应变回复率的影响 Fig．4EffectofNicontentandthermalcyclingonstrain recoveryratioofannealedTiNialloycoilsprings 2．3．3其他 日本东北大学材料研究所研究成功一种生产 TiNiSMA细丝的新工艺——包套一碎屑挤压法¨8。 该加工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的工艺过程主要包括如下几个步骤：(1) 通过包覆轧制制备由不同金属片组成的多层复合片 材，各种金属层的厚度比取决于所需的化学成分；(2) 把包覆轧制所得的复合片材切成碎屑，再将碎屑装填 到容器中制成坯料挤压；(3)将坯料挤压成细棒，然后 再加工成细丝；(4)通过热扩散处理，使细丝成为想要 得到的TiNiSMA丝材。该工艺可提高TiNi合金的加 工性能，得到具有良好组织性能的细丝。 3 TiNi合金SME的工程应用研究现状 3．1制作驱动器 TiNiSMA具有感知和驱动功能，可用于制作驱动 器和控制器，如机器人手爪、汽车节温器和空气流动 控制器等¨9I。文献[20]利用记忆合金丝制作过热信 号发生器，这种控制器是把SMA丝作为惠斯通电桥 的一个电阻，温度变化时SMA电阻率发生变化，引起 电桥失去平衡，电流信号通过放大器被放大，从而激 活继电器产生动作。 用TiNi合金弹簧构造的驱动器具有输出位移 大、输出功与重量之比高、电热驱动结构简单的优点， 在智能机械结构中有广阔的应用前景’2“。TiNi合金 弹簧驱动器分为单程驱动器和双程驱动器。双程驱 动器可以采用双程TiNiSMA制作，也可以采用单程 SMA按偏压和差动方式构成。双程SMA处理工艺复 杂，输出力、位移和热滞较难控制，可靠性较差。偏压 式驱动器采用SMA元件和能够产生偏压力的元件构 成，通过加热或冷却SMA元件，驱动器可往复位移。 差动式驱动器由两个单程SMA元件构成，分别加热 和冷却两个SMA元件，驱动器也可产生往复位移。 研究表明‘22；，TiNiSMA弹簧驱动器的输出力、位 移、响应速度受驱动电流、冷却速度、预变形量和负载 的影响很大，设计时要选择合适的参数。差动式SMA 弹簧驱动器的响应速度受SMA冷却速度的制约；偏 压式SMA弹簧驱动器加热过程的回复速度与电流成 正比，但过大的电流不但不能提高响应速度，还会导 霉栅州一鬣一豫。嘣博u墨 万方数据 第5期 贺志荣等：TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展 25 致材料过热，破坏记忆性能，因此驱动电流要控制在 一定的范围内。由于SMA的温度受环境的影响很 大，只控制电流很难精确的控制驱动器的输出位移和 力，所以需要提供温度、输出位移和力等参量综合对 电流进行反馈控制。从提高响应速度、输出位移和力 的角度看，差动式驱动器比偏压式驱动器性能优良， 在智能机械结构中将有广阔应用前景。 3．2制作连接器和紧固件 利用TiNiSMA的约束恢复特性，特别是利用 TiNiNb合金的宽滞后特性‘1“，可制作连接器和紧固 件，如管接头、电器接插件、柔性接插件、紧固螺钉、同 轴电缆屏蔽网与接头的紧固环、以及光导纤维的对中 连接器等b’”，2“。管接头是TiNiSMA的第一个工程 应用实例，它于1968年由美国加州的Raychem公司 生产，已成功用于军用飞机。 连接器和紧固件的工作原理是把制作好的TiNi SMA连接器(一般连接器的内径比被连接件的外径 小4％左右)在低温(低于M，温度，此时连接器较软) 下扩径，然后套在被连接件上，当连接系统升温至A。 以上时，SMA连接器不仅收缩到原来的尺寸，而且强 度提高，从而将被连接件牢固地连接起来。SMA连 接器和紧固件具有结构简单、占用空间小、重量轻、耐 冲击、抗振动和操作方便等优点，目前已为计算机、通 信系统、以及飞机和导弹的液压、气动导管系统等提 供了可靠的连接。 3．3控制工程结构的变形与开裂 控制结构变形和开裂是当前工程中十分突出和 迫切需要解决的问题。TiNiSMA的电阻、变形是温度 的函数，利用该特性可制成含SMA的复合材料或复 合构件，对工程结构的健康状况进行监测，对变形和 损伤情况进行控制幢⋯。 将SMA制成丝或薄膜粘贴在构件易产生裂缝的 部位，当裂缝出现后，位于裂缝处的SMA将随裂缝尺 寸增加而产生局部变形，使其内部电阻值发生变化。 随着裂缝不断扩展及外载的不断增加，裂缝处SMA 的变形也不断加大，相应电阻值也不断提高，通过观 察电阻变化情况，可判断裂缝大小。当构件的裂缝达 到需要控制的范围时，控制系统会自动通电加热 SMA，当加热温度超过A。时，SMA将产生恢复效应， 试图收缩，但张开的裂缝在外载作用下阻止其恢复， 于是受约束的SMA将产生很大恢复力促使裂缝闭 合，从而实现裂缝的主动控制[25i。Furuya等心乱将 TiNiSMA丝复合在A1中制成机敏材料，当环境温度 变化时，不仅可改善力学性能，而且能削弱基体应力 集中，抑制裂纹扩展，提高疲劳抗力。此外，在飞行器 发动机的关键构件中，沿多个方向铺设TiNiSMA丝， 利用TiNi丝的电阻对应变敏感以及TiNi丝加热产生 巨大恢复力的特性，可实现对裂纹的主动监控控7I。 为了提高监控效果，可将SMA与其他功能材料 相结合，制成复合元件。例如Park等‘2副将压电材料 元件和TiNiSMA紧固器相结合制作了一种具有自感 知、自修复功能的螺栓联接器。其中压电材料用于分 析评价联结条件(感知功能)，TiNi紧固器受热时可轴 向膨胀(驱动功能)。当联结失效时，压电材料可将信 息反馈给控制系统，控制系统通电加热TiNi紧固器 使之轴向膨胀，对联结件产生压力，以恢复失去的扭 矩。 3．4结构振动主动控制 振动主动控制指振动发生后，外部动力源驱使阻 尼器动作，使振动得到控制心9I。 TiNi合金振动主动控制器(耗能阻尼器)主要利 用了该合金的SME、高阻尼和A相刚度高于M相的 特性。原理是将处于M状态的预应变TiNiSMA丝或 弹簧复合在构件中，或埋置在结构内部的主要部位， 振动发生并被感知后，利用SMA高温A相刚度大于 低温M相的特点，通过加热TiNiSMA丝使之发生M —A相变，伴随该相变，TiNi合金会产生很大的恢复 力，从而可调整和改变结构振动频率，达到对结构的 振动状态进行监测和主动控制的目的。基此设计制 作的结构耗能阻尼器安装在机械、建筑及桥梁结构上 后，可以减轻各种因素所造成的振动反应，实现工程 结构振动的主动控制¨0’川。 Liang等。32。利用TiNiSMA弹簧刚度的可调节性， 将其用于悬臂结构的振动控制和振动滤波。Baz 等¨到研制了TiNiSMA高弹性复合驱动器，并探讨了 用多个SMA驱动器对柔性结构振动进行主动控制的 问题，结果表明SMA驱动器具有很好的控制效果。 文献[34]将SMA丝复合在梁中，通过加热使其产生 较大的回复力来改变结构的自振频率以避开共振，从 而达到控制结构振动的目的。 利用TiNiSMA内部具有很大的内摩擦(阻尼)的 特性，可将其设计成智能隔震器，用于土木工程结构 的隔震设计b5I，即先将SMA预加载至弹性极限附近， 然后随同其他建筑材料一起植入地基内，当地震发生 时，SMA可以吸收和耗散大量的地震能量，减小或抑 制建筑物的地震响应。Saadat等∞刮利用TiNi合金的 万方数据 26 材料热处理学报 第26卷 自适应原理制成了由TiNi丝增强的机敏混凝土及智 能减振结构，有效提高了沿海建筑物的抗台风能力。 4 结 语 TiNi合金的SME及其工程应用研究虽已经取得 了很大进展，但由于它的复杂性和多学科交叉性，许 多问题仍有待继续深入研究。 (1)材料性能是应用的基础，成分、加工处理工艺 等是影响材料性能的内在因素，温度、应力、加载频率 及循环次数等是影响材料性能的外在因素。要继续 深入研究不同成分和加工状态TiNiSMA的物理、力 学性能，综合评价温度、应力应变j、加载频率及相组成 对TiNi合金SME的影响，提出适合于工程应用的本 构模型。 6 7 8 (2)解决SMA与其它材料复合时材料之间的连 接效能问题，包括TiNiSMA与基体的集成及相互适 应性、在基体内的耐久性与可靠性等，研究SMA、保护 层与基体界面之间的细观力学性能、局部应力场的分 布、以及环境(如温度、塑性应变等)因素变化引起的 应力差异等问题。 (3)实用中欲使TiNi合金驱动器或控制器动作， 需要对合金不断加热、冷却，由于合金具有相变热滞 性，这种结构振动主动控制器只适用于低频(10Hz以 下)窄带振动控制，因而限制了其应用范围。因此，将 SMA用于结构振动主动控制时，除了研究SMA控制 器的设计方法外，还应研究如何提高控制器的使用频 率。 参 考 文 献 OtsukaK，WaymanCM．ShapeMemoryMaterials[M]．Cambridge 赵连城，蔡伟，郑玉峰．合金的形状记忆效应与超弹性[M] CambridgeUniversityPress，1998，220～224 北京：国防工业出版社，2002。5～66． HumbeeckJV．Non—medicalapplicationsofshapememoryalloys【JJ．MaterSciEngA，1999，273-275：134～148． MichaudV．CanshapememoryalloycompositesbesmartlJJ．SeriptaMater，2004，50：249—253． 贺志荣，周敬恩，宫崎修一．固溶时效态Ti—Ni合金相变行为与Ni含量的关系[J]金属学报，2003，39(6)：617—622． HeZhi-rang，ZhouJing-en，MiyazakiS．RelationshipbetweentransformationbehaviorsandNicontentinsolution—agedTi—Nialloys[J]．ActaMetallSin， 2003，39(6)：617～622． OtsukaK，RenX．Martensitictransformationsinnonferrousshapememoryalloys[Jj．MaterSeiEngA，1999，A273-275：89～105． 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—87． LizY，LiuFS，XuHB．InfluenceofFeadditiononphasetransformationtemperaturesandmechanicalpropertiesofTiNishapememoryalloys[J]．Acta AeronauticaetAstronauticaSinica，2004，25(1)：84—87． 李惠萍．日本大力开发改良型TiNi系记忆合金[J]．上海钢研，2003，(2)：53． “HP．ImprovingTypeTiNishapememoryalloysinJapan[J]．ShanghaiSteelResearch，2003，(2)：53． 9 NamTH，SaburiT，ShimizuK．Cu—contentdependenceofshapememorycharacteristicsinTi—Ni—Cualloys[J]．MaterTransJIM，1990，31：959—967． 10 PiaoM，Otsuka，MiyazakiS，cta1．MechanismoftheAstemperatureincreasebypre-deformationinthermoelasticalloys[J]．MaterTransJIM，1993，34： 919～929． 1 1 ZhengY，CaiW，WangY，eta1．EffectsofheattreatmentonthetransformationtemperatureandthemicrostructureofNi-Ti—Nbshapememoryalloy[J]． JMaterSciTechnol，1998，14：37～40． 12 AngstDR，ThomaPE，KaoMY．EffectofHfcontentontransformationtemperatureofNiTiHfshapememoryalloys[J]．JPhysIVColloq，1995，C8： 747～751． 13刘礼华，郑玉峰，王利明，等．TiNiHf高温形状记忆合金的相变行为和形状记忆效应[J]．功能材料，2003，34(1)：48～50． LiuLH，ZhengYF，WangLM，eta1．MartensitetransformationandshapememorypropertiesofTiNiHfhightemperatureshapememoryalloy[J]． FunctionalMaterials，2003，34(1)：48～50． 14贺志荣，张永宏，Ti．50．6Ni合金弹簧超弹性行为研究[J]．金属热处理学报，1999，20(3)：31～35． Hezhi_rong，ZhangYH．StudyonsuperelastieitybehaviorofTi一50．6Nialloycoilspring[J]．TransMetHeatTreat，1999，20(3)：31—35． 15贺志荣，张永宏，王永善，等．Tk。Nh6超弹性弹簧的相变和形变特性[J]．金属学报，2004，40(1)：46～50， ，HeZhi-rang，ZhangYong—hong，WangYong-shan，eta1．TransformationanddeformationcharacteristicsofTi494Ni506 superelasticSpring[J]．ActaMetall Sin，2004，40(1)：46～50． 16贺志荣．TiNi，RuTa和NiAlMn(Fe)形状记忆合金相变与形变行为研究[D]．西安交通大学博士学位论文，2004，50～62． Hezhi．rong．StudyontransformationanddeformationbehaviorofTiNi，RuTaandNiAlMn(Fe)shapememoryalloys[D]、DissertationofPh．D，Xi’an JiaotongUniversity．2004，50～62． 万方数据 第5期 贺志荣等：TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展 27 一-—___●_——————————————————————————————————————————’————————————————————————-———————————————————————_—————————————————————————————————————————————————-—————————————————————————————————————————————————————————————————————————，——一 17 MiyazakiS，ImaiT，IgoY．EffectofcyclicdeformationonpseudoelasticitycharacteristicsofTi，Nialloys[J]．MetallTransA，1986，17A：115～120 18 高敬．钛镍形状记忆合金丝材的加工新工艺[J]．钛工业进展，2003，(2)：8． 19 20 21 22 23 24 27 28 29 3l 32 33 34 35 36 GaoJ．NewworkingProcessesofTiNishapememoryalloywires[J]．TitaniumIndustryProgress，2003，(2)：8． BirmanV．Reviewofmechanicsofshapememoryalloystructures[J]．ApplMeehRev，1997，50：629～645． DueringTW，eta1．EngineeringAspectofShapeMemoryAlloys[M]．ButterworthHeinemann，1990，158～302． HuangW．Ontheselectionofshapememoryalloysforactuators[J]．MaterDesign，2002，23：11～19． 王金辉，徐峰，阎绍泽，等．SMA弹簧驱动器驱动机理及实验[J]．清华大学学报(自然科学版)，2003，43(2)：188．191． WangJH，XuF，YanSZ，eta1．ExperimentalinvestigationofelectrothermaldrivingmechanismofSMAspringactuator[J]．JTsinghHaUniv(Sciand Tech)，2003，43(2)：188～191． 杨大智．智能材料与智能系统[M]．天津：天津大学出版社，2000，136。137． TylikowskiA，HetnamkiRB．Semiactivecontrolofashapememoryalloyhybridcompositerotatingshaft[J]．InterJSolidsStrue，2001，38：9347— 9357． 张卫东，徐学燕．智能材料在土木工程健康监测中的应用[J]．石油工程建设，2004，30(2)：9．13． ZhangWD，XuXY．Applicationofintelligentmaterialstothehealthmonitoringforcivilengineering[J]．PetroleumEngineeringConstruction，2004，30 (2)：9—13． FuruyaY，TayaM．hnprovementsoftensilestrengthandfatigueresistancebyshapememoryeffectinTiNifiber／A1matrixcomposite[J]．MaterTrans JIM，1996，37(12)：346～352． EppsJJ，ChopraI．In—flighttrackingofhelicopterrotorbladesusingshapememoryalloyactuators[J]．SmartMaterStruct，2001，10(1)：i04～111． ParkG，MuntgesDE，IumanDJ．Self-repairingjointsemployingshape—memoryalloyactuators[J]．JOM，2003，December：33～34． SaadatS，SaliehsJ，NooriM，eta1．AnoverviewofvibrationandseismicapplicationsofNiTishapememoryalloy[J]．SmartMaterStruct，2002，11： 218～229． 左晓宝，李爱群，倪立峰，等．形状记忆合金在结构振动控制中的研究与应用[J]．噪声与振动控制，2003，(2)：10～13，9． ZuoXB，LiAQ，NiLF，eta1．Investigationandapplicationofintelligentseismic·reducedstructureusingshapememoryalloy[J]．ControlofSoundand Vibration，2003，(2)：10—13，9． ChenQ，LevyC．Activecontrolofelasticbeambymeansofshapememoryalloylayers[J]．SmartMaterStmct，1996．5(4)：400～406 LiangC，RogersCA．Designofshapememoryalloyspringswithapplicationsinvibrationcontrol[J]JVibrationAcoustics，1993，115(1)：135—139． BazA，ImanK，MccoyJ．Activevibrationcontrolofflexiblebeamsusingshapelnelnoryactuators[J]JSoundVibration，1990，140(3)：437～456． BidauxJE，MansonJA，CotthardtR．Activestifteningofcompositematerialsbyembeddedshapemenloryalloyfibers[C]．MaterResSocSymp，1997， 】07～117． GraesserEJ，CozzarellFA．Shape—memoryalloysasnewmaterialsfora seismicisolation[J]．JEngMech，1991，117(11)：2590～2608． SaadatS，NooriM，DavoodiH，eta1．UsingTiNiSMAtendonsforvibrationcontrolofcoastalstructures[J]．SmartMaterStruct，2001，10(4)：695～ 704^㈣—-“-⋯^㈨^—⋯●，●“v⋯^，__√帅●^●_，●’，●_√_‘●^●—●^●●d_u√-^p-“-、^^，_“-～^^^-_，_u-—●，一●，_v-～^ (上接第20页) 参 考 文 献 1 ShouhengSun，MurrayCB，DieterWeller．MonodisperseFePtNanopartielesandFerromagneticFePtNanoerystalSuperlattices[J]．Science，2000，287 (5460)：1989～1992． 2 ShouhengSun，MurrayCB．Synthesisofmonodispersecobaltnanocrystalsandtheirassemblyintomagneticsuperlattices[J]．JournalofAppliedPhysics， 1999，85(8)，4325～4330． 3李来凤，潘晓晴．稀土氧化物的掺杂对Sn02基气体传感器材料性能的影响[J]．材料研究学报，2000，14(1)，：37 4方道来，郑翠红，朱伟长，等．NiFe204纳米晶的制备和磁性[J]．材料研究学报，2000，14(2)：159． 5莫茂松，敖自华．钛掺杂的。一Fe203一K20纳米湿敏陶瓷结构与性能研究[J]．无机材料学报，2000，15(3)：521． 6胡黎明，古宏晨，李春忠，化学工程的前沿——超细粉末的制备[J]．化工进展，1996，1(2)：1． 7 曾桓兴．纳米氧化铁的制备及其掺杂效应[J]．化学工业与工程，2003，6：40． 8刘静波，王智民，谷林夫，等．络合物型溶胶凝胶过程研制纳米晶a—Fe：O，磁粉[J]．功能材料，1998，29(2)：144． 9哈润华，侯斯健，栗付平，等．微乳液结构和丙烯酰胺反相微乳液聚合[J]．高分子通报，1995，1：10—19． 万方数据 TiNi合金的形状记忆效应及其工程应用研究进展 作者： 贺志荣， 王芳， 周敬恩， HE Zhi-rong， WANG Fang， ZHOU Jing-en 作者单位： 贺志荣,HE Zhi-rong(陕西理工学院材料科学与工程系,陕西,汉中,723003)， 王芳,WANG Fang(陕西理工学院图书馆,陕西,汉中,723003)， 周敬恩,ZHOU Jing-en(西安交通大学材料 科学与工程学院,陕西,西安,710049) 刊名： 材料热处理学报 英文刊名： TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT 年，卷(期)： 2005，26(5) 被引用次数： 8次 参考文献(36条) 1.Otsuka K.Wayman C M Shape Memory Materials 1998 2.赵连城.蔡伟.郑玉峰 合金的形状记忆效应与超弹性 2002 3.Humbeeck J V Non-medical applications of shape memory alloys 1999 4.Michaud V Can shape memory alloy composites be smart 2004 5.贺志荣.周敬恩.宫崎修一 固溶时效态Ti-Ni合金相变行为与Ni含量的关系[期刊论文]-金属学报 2003(06) 6.Otsuka K.Ren X Martensitic transformations in nonferrous shape memory alloys 1999 7.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[期刊论文]-航空学报 2004(01) 8.李惠萍 日本大力开发改良型TiNi系记忆合金[期刊论文]-上海钢研 2003(02) 9.Nam T H.Saburi T.Shimizu K Cu-content dependence of shape memory characteristics in Ti-Ni-Cu alloys 1990 10.Piao M.Otsuka.Miyazaki S Mechanism of the As temperature increase by pre-deformation in thermoelastic alloys 1993 11.Zheng Y.Cai W.Wang Y Effects of heat treatment on the transformation temperature and the microstructure of Ni-Ti-Nb shape memory alloy 1998 12.Angst D R.Thoma P E.Kao M Y Effect of Hf content on transformation temperature of NiTiHf shape memory alloys 1995 13.刘礼华.郑玉峰.王利明 TiNiHf高温形状记忆合金的相变行为和形状记忆效应[期刊论文]-功能材料 2003(01) 14.贺志荣.张永宏 Ti-50.6Ni合金弹簧超弹性行为研究 1999(03) 15.贺志荣.张永宏.王永善 Ti49.4Ni50.6超弹性弹簧的相变和形变特性[期刊论文]-金属学报 2004(01) 16.贺志荣 TiNi,RuTa和NiAlMn(Fe)形状记忆合金相变与形变行为研究 2004 17.Miyazaki S.Imai T.Igo Y Effect of cyclic deformation on pseudoelasticity characteristics of Ti-Ni alloys 1986 18.高敬 钛镍形状记忆合金丝材的加工新工艺[期刊论文]-钛工业进展 2003(02) 19.Birman V Review of mechanics of shape memory alloy structures 1997 20.Duering T W Engineering Aspect of Shape Memory Alloys 1990 21.Huang W On the selection of shape memory alloys for actuators 2002 22.王金辉.徐峰.阎绍泽 SMA弹簧驱动器驱动机理及实验[期刊论文]-清华大学学报(自然科学版) 2003(02) 23.杨大智 智能材料与智能系统 2000 24.Tylikowski A.Hetnarski R B Semi active control of a shape memory alloy hybrid composite rotating shaft 2001 25.张卫东.徐学燕 智能材料在土木工程健康监测中的应用[期刊论文]-石油工程建设 2004(02) 26.Furuya Y.Taya M Improvements of tensile strength and fatigue resistance by shape memory effect in TiNi fiber / Al matrix composite 1996(12) 27.Epps J J.Chopra I In-flight tracking of helicopter rotor blades using shape memory alloy aetuators 2001(01) 28.Park G.Muntges D E.Inman D J Self-repairing joints employing shape-memory alloy actuators 2003 29.Saadat S.Salichs J.Noori M An overview of vibration and seismic applications of NiTi shape memory alloy 2002 30.左晓宝.李爱群.倪立峰 形状记忆合金在结构振动控制中的研究与应用[期刊论文]-噪声与振动控制 2003(02) 31.Chen Q.Levy C Active control of elastic beam by means of shape memory alloy layers 1996(04) 32.Liang C.Rogers C A Design of shape memory alloys prings with applications in vibration control 1993(01) 33.Baz A.Iman K.Mccoy J Active vibration control of flexible beams using shape memory actuators 1990(03) 34.Bidaux J E.Manson J A.Cotthardt R Active stiffening of composite materials by embedded shape memory alloy fibers 1997 35.Graesser E J.Cozzarell F A Shape-memory alloys as new materials for a seismic isolation 1991(11) 36.Saadat S.Noori M.Davoodi H Using TiNi SMA tendons for vibration control of coastal structures 2001(04) 相似文献(10条) 1.期刊论文 郑雁军.崔立山 TiNi合金不完全相变的温度记忆效应 -金属学报2004,40(9) 通过示差扫描量热分析(DSC)研究了预应变及约束条件下TiNi形状记忆合金的温度记忆效应.结果表明,通过变形约束手段,可以大大拓宽TiNi合金的 相变温度区间,使得TiNi合金的温度记忆效应能够在一个非常大的温度范围内发挥作用;同时,变形并约束后TiNi合金的温度记忆效应比自由态TiNi合金的 温度记忆效应更加准确.分析表明,马氏体与母相界面处的位错以及界面处的弹性自适应过程是可能的温度记忆效应机制. 2.期刊论文 施永奎.丁雨田.段望春.Shi Yong-kui.Ding Yu-tian.Duan Wang-chun 定向凝固制备TiNi形状记忆合 金的研究 -机械研究与应用2007,20(1) 利用定向凝固技术可制备出具有柱状组织的TiNi形状记忆合金.通过对力学性能测试,研究组织对TiNi合金力学性能的影响.结果表明:具有定向凝固 组织的TiNi合金相对于普通铸造的TiNi合金在抗拉强度和断裂延伸率上均有一定的提高;同时C、O杂质元素对TiNi合金的性能影响很大. 3.会议