NiTi形状记忆合金的价电子结构分析与马氏体相变

应用固体与分子经验电子理论,对ＮｉＴｉ合金的母相和马氏体相进行了价电子结构分析,计算了合金在两种状态下的结合能。计算结果与实验相符很好;在此基础上对ＮｉＴｉ合金的马氏体相变前后的宏观杨氏模量的变化从电子结构角度进行了解释。     

NiTi形状记忆合金马氏体相变的第一性原理研究

为了理解NiTi形状记忆合金马氏体相变的机理,基于密度泛函的第一性原理研究了温度和应力对电子结构的稳定性的影响.通过对态密度的分析,发现随着温度的降低和变形的增加,B2相的态密度升高,能级兼并性提高,从而导致结构的稳定性降低,促进相变的发生.关键词：NiTi电子结构第一性原理计算相变     

NiTi形状记忆合金相变过程的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了NiTi合金在降温和升温过程中缺陷和电子密度随温度的变化.在降温过程中,当温度从295K降至225K时,合金的电子密度nb随温度的降低而下降,在225K时降至最小;随后,nb随温度的降低而升高.当温度从295K降至221K时,合金缺陷的开空间随温度的下降而升高,在221K时达到最大值;随后,缺陷的开空间随温度的下降而下降.在升温过程中,当温度从25K升至253K时,合金的电子密度nb随温度的升高而降低,并在253K时达到最小;当温度从253K升至295K时,合金电子密度nb随温度的升高而升高.在相变临界温度点Ms=222K,Mf=197.2K,As=237.5K,Af=255.5K附近,合金的电子密度nb及合金缺陷的开空间均有异常的变化.     

NiTi形状记忆合金形变机制的应变率相关性研究

利用高速拉伸实验机在宽的应变率范围内(0.001–1200 s^-1), 研究了NiTi形状记忆合金的宏观力学性能随应变率的变化规律, 并借助透射电子显微镜深入研究了微观结构在不同应变率下的演变机制. 研究发现: NiTi合金马氏体(B19’相)孪晶的解孪晶应力随应变率的升高而近乎线性增大, 表明NiTi 合金解孪晶应力具有正向应变率相关性. 在拉伸应变率为10 s^-1的样品微观结构中发现了大量的解孪晶区域, 而当应变率进一步增大到100 s^-1和 1200 s^-1时, 在样品中没有发现解孪晶区域的存在, 样品微观组织以孪晶形式存在. 该结果表明, NiTi合金的马氏体解孪晶速率应在 10–100 s^-1范围内. 在高应变率下(≥qslant10 s^-1)均发现了热引发奥氏体相(B2)的存在, 表明随应变率的增加, 拉伸过程由等温过程逐渐变为绝热过程. 此外, 在1200 s^-1 的样品差示扫描热量曲线中还发现了一个小肩峰, 表明相变过程由一步相变变为两步相变.关键词：NiTi形状记忆合金高速拉伸应变率相关性透射电子显微镜     

Ni-Fe-Ga磁致形状记忆合金中间马氏体相变

采用差示扫描量热和x射线衍射技术研究Ni-Fe-Ga磁致形状记忆合金的马氏体相变行为.结 果发现,在多晶Ni565_56.5Fe190_19.0Ga245_{2 4.5}和Ni563_56.3Fe170_17.0 Ga267_26.7合金中除马氏体相变外,还观察到一次完整的、正相变和逆相 变对应出现、单 纯由温度诱发的中间马氏体相变.该中间马氏体相变与马氏体相变均为热弹性相变. 关键词：Ni-Fe-Ga中间马氏体相变磁致形状记忆合金     

多孔NiTi形状记忆合金阻尼性能的测量和应用

本文利用苏州职业大学测试技术研究所设计改进的LMR-1型低频力学驰豫谱测量系统（低频扭摆式内耗仪）强迫振动方式，在0℃～200℃温度范围内测量了不同成分和孔隙率NiTi合金的内耗和模量性质，为设计多孔NiTi合金在耗能减振方面的应用提供依据.     

多孔NiTi形状记忆合金阻尼性能的测量和应用

本文利用苏州职业大学测试技术研究所设计改进的LMR-1型低频力学驰豫谱测量系统(低频扭摆式内耗仪)强迫振动方式,在0℃～200℃温度范围内测量了不同成分和孔隙率NiTi合金的内耗和模量性质,为设计多孔NiTi合金在耗能减振方面的应用提供依据.     

Ni4Ti3沉淀相对NiTi形状记忆合金相变行为的影响

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Ni₄Ti₃沉淀相对Ni Ti形状记忆合金相变行为的影响．结果表明,Ni₄Ti₃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,Ni₄Ti₃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.     

Pd掺杂对NiTi合金马氏体相变和热滞影响的第一性原理研究

一定浓度的Pd掺杂能够有效地提高Ni Ti合金的相变温度,并且降低热滞.为了解其作用机理,采用第一性原理计算方法,对不同Pd掺杂浓度下Ni Ti合金(Ni24-n Pd n Ti24,n=2,3,4,5,6,9,12;掺杂浓度分别为4.2 at.%,6.3 at.%,8.4 at.%,10.4 at.%,12.5 at.%,18.8 at.%,25 at.%)的相稳定性和结构特性进行计算讨论.马氏体相变温度可以通过奥氏体与马氏体两相能量差值进行分析,且能量差越大相变温度越高;相变过程中两相晶格常数之比越接近于1则热滞越接近于0.计算结果表明:当掺杂浓度小于10.4 at.%时,B19′是最稳定的马氏体相,体心四方(BCT)结构与B19′相的能量差随掺杂浓度的增加略有下降;当掺杂浓度大于等于10.4 at.%时,B19相是最稳定的马氏体相,BCT与B19的能量差随着掺杂浓度增加显著升高.这意味着在掺杂浓度大于等于10.4 at.%时相变温度随掺杂浓度的增加而显著增加.用几何模型分析了马氏体相变的热滞,结果表明掺杂浓度为10.4 at.%时B2到B19相的相变过程热滞最小,与实验结果一致.     

原位中子衍射研究两相NiTi合金的微力学相互作用和相变机理

NiTi合金的形状记忆效应与其微观结构特征密切相关,中子衍射技术可以在力学加载过程中原位观察块体NiTi合金的相变、晶间应变以及孪晶再取向等演化特征．结合两相NiTi合金宏观应力一应变曲线呈现的四种阶段性变形特征,利用原位中子衍射技术对其变形过程中的微观结构演化进行了分析．奥氏体初始体积份额约22％,在低应变硬化阶段,晶面（110）B2和（002）B19,的应变分别突然减小和增大表明出现了应力诱发马氏体相变,奥氏体体积份额迅速减小,产生了（011）II型孪晶;同时初始马氏体也开始发生再取向,随着应变量的增加,开始出现新的{20i}型马氏体孪晶,这种孪晶引起的应变卸载时不能回复．在高应变硬化阶段孪晶变形起主导作用,衍射峰半高宽变化较小;而在应变硬化饱和阶段则以滑移机制为主,大量位错的产生使衍射峰半高宽显著增加．     

Atomistic study on shock behaviour of NiTi shape memory alloy

Abstract

The shock behaviour of NiTi shape memory alloy is investigated by using molecular dynamics simulation. The nano-pillar samples of the alloy are subjected to the impact of a piston with a velocity of 350 m/s at initial environment temperatures of 325 and 500 K. At 325 K, we observe two different pathways of the formation of BCO phase, the gradient twins, and the detwinning phenomena, strongly depending on the local stress and the deformation state. As the initial temperature increases to 500 K, the plasticity is dominated by the dislocation movements rather than the twinning at 325 K. The phase transformation and plasticity result in stress attenuation when the stress wave propagates through the nano-pillar. Furthermore, it is interesting to note that multiple stress peaks occur due to the formation of local complex atomic structures with various wave speeds, leading to the catch up and overlap of the stress waves.     

18 MeV质子辐照对TiNi形状记忆合金R相变的影响

研究了用HZ B串列加速器的18MeV质子辐照对TiNi形状记忆合金R相变的影响,辐照在奥氏体母相状态下进行。示差扫描量热法(DSC)表明,辐照后R相变开始温度TsR和逆马氏体相变结束温度TfA随辐照注量的增加而降低。当注量为1.53×1014/cm2时,TsR和TfA分别下降6K和13K,辐照未引起R相变结束温度TfR和逆马氏体相变开始温度TsA的变化。表明辐照后母相(奥氏体相)稳定。透射电镜(TEM)分析表明辐照后没有引起合金可观察的微观组织变化。辐照对R相变开始温度TsR和逆马氏体相变结束温度Af的影响可能是由于质子辐照后产生了孤立的缺陷团,形成了局部应力场,引起晶格有序度的下降所造成的。     

合金化成分对NiTi合金MS点影响的正电子湮没研究

用双探头符合系统测量了金属Fe、Co、Ni、Al、Nb、Cu、Ti和NiTi合金的多普勒展宽谱,计算了其S参数和W参数,分析了合金中d-d金属键的作用.结果表明,当用Fe、Co或Al原子加入NiTi合金时,都将使合金中参与形成d-d金属键的d电子减少,从而使金属键减弱;而用Cu或Nb原子加入NiTi合金时,对合金中d-d电子作用的影响很小,合金中共价键的成分变化不大.在NiTi合金中加入合金化元素可以改变其电子结构,进而影响Ms点.     

Reversible magnetic-field-induced phase transformation and magnetocaloric effect above room temperature in a Ni–Mn–In–Fe Polycrystal

A first order structural transformation occurs in the Ni₅₀Mn₃₄In₁₄Fe₂ polycrystalline, associated with magnetic entropy changes of 26.5 and 53.6 J/kg K in an applied magnetic field up to 5 and 8 T, respectively. Moreover, the magnetic entropy change with different applied fields maintains its maximum value within a temperature of 3 K. A phase transformation change of 2 K was obtained under 5000 Oe magnetic field, indicating that it is large enough for inducing a reverse martensitic transformation under large magnetic field. All the results mentioned above are favorable for the application of this intelligent intermetallic material.     

NiTi合金薄膜厚度对相变温度影响的X射线光电子能谱分析

采用X射线衍射和X射线光电子能谱实验手段对不同厚度的NiTi薄膜相变温度的变化进行了分析.结果表明在相同衬底温度和退火条件下,3?μm厚度的薄膜晶化温度高于18?μm厚度的薄膜.衬底温度越高,薄膜越易晶化,退火后薄膜奥氏体相转变温度As越低.薄膜的表面有TiO₂氧化层形成,氧化层阻止了Ni原子渗出;膜与基片的界面存在Ti₂O₃和NiO.由于表面和界面氧化层的存在,不同厚度的薄膜内层的厚度也不同,因而薄膜越薄,Ni原子的含量就越高.Ni原子的含量的不同会影响薄膜的相变温度.关键词：NiTi合金薄膜X射线衍射相变X射线光电子能谱     

Intermartensitic transformation and magnetic field effect in NiMnInSb ferromagnetic shape memory alloys

Partially substituting Sb for In, we found an irreversible transformation of martensite to intermartensite at 90 K in Ni₅₀Mn₃₄In₁₂Sb₄ alloy during heating. The reverse transformation of martensite and intermartensite to the parent phase induced by a magnetic field has been investigated. The results indicate that, if a sufficiently high magnetic field is applied, the intermartensite state is no longer necessary as an intermediate state. Thus, a difference of the transformation originating from magnetic and from thermal energies has been found. In this competition, lattice distortions play an important role to promote the occurrence of the intermediate intermartensitic path.     

The influence of Al substitution on the phase transitions and magnetocaloric effect in Ni43Mn46Sn11−xAlx alloys

The effects of Al substitution on the phase transitions and magnetocaloric effect of Ni₄₃Mn₄₆Sn_11−xAl_x (x=0-2) ferromagnetic shape memory alloys were investigated by X-ray diffraction and magnetization measurements. With the increase of Al content, the cell volume decreases due to the smaller radius of Al, and the martensitic transformation temperature increases rapidly, while the Curie temperature of austenitic phase shows a small increase. A large positive and a negative magnetic entropy change were observed near the first-order martensitic transition and the second-order magnetic transition, respectively. The magnetic entropy changes, hysteresis behavior, and refrigerant capacity near the two transitions are compared.