热处理对Ni47Ti44Nb9合金相变及力学性能的影响

机械研究与应用2013年第5期第26卷，总第127期应用与试验热处理对NI47TI44NB9合金相变及力学性能的影响高三存，韩坤年，赖永亮甘肃省机械科学研究院，甘肃兰州730030摘要研究了不同热处理制度下，NI47TI44NB9合金相变及力学性能的变化规律。结果表明降低固溶温度，固溶处理后慢速冷却或固溶处理后再时效，会降低合金相变点，增加相变滞后宽度；升高固溶温度，以及固溶加时效处理，会使得合金的强度降低塑性增加。关键词形状记忆舍金；NITINB。；相变；力学性能中图分类号TG15文献标志码A文章编号10074414201305007102INFLUENCEOFHEATTREATMENTONPHASETRANSFORMATIONANDMECHANICALPROPERTIESOFNI47TI44NB9ALLOYGAOSANCUN，HANKUNNIAN，LAIYONGLIANGGANSUACADEMYOFMECHANICALSCIENCES，LANZHOUGANSU730030，CHINAABSTRACTTHECHANGERULEOFHEATTREATMENTONPHASETRANSFORMATIONANDMECHANICALPROPERTIESOFNI47TINB9ALLOYINDIFFERENTHEATTREATMENTCONDITIONISRESEARCHEDTHERESULTSSHOWTHATREDUCINGTHESOLUTIONTEMPERATURE，SLOWCOOLINGAFTERSOLUTIONTREATMENTORAGINGAFTERSOLUTIONTREATMENTWILLREDUCETHEPHASETRANSFORMATIONPOINT，ANDINCREASETHETRANSFORMATIONHYSTERESIS；HOISTINGSOLUTIONTEMPERATUREANDSOLIDSOLUTIONPLUSAGINGTREATMENTWILLREDUCETHESTRENGTHOFTHEALLOY，ANDINCREASETHEPLASTICKEYWORDSSHAPEMEMORYALLOYS；NI47TI“NB9；PHASETRANSITION；MECHANICALPROPERTIES1引言镍钛形状记忆合金由于其优良的力学性能、耐腐蚀性能、耐磨性能、生物相容性以及优异的形状记忆性能，在航空航天、机械、医疗器械等不同领域得到广泛的应用J。在记忆合金管接头、连接件及紧固件应用领域，由于普通的镍钛合金其相变滞后宽度小，在产品的储存运输方面受到相变滞后宽度小的制约，只能在低温下扩径并且在低温下储存及运输。NITINB系形状记忆合金的研究及开发应用，解决了形状记忆合金管接头的工程运用问题，用其制成的紧固件、连接件可在常温下储存、运输，不需保存在液氮中。作为管路连接件的形状记忆合金必须具有低的M点和高的强度，以及采用适当的热处理来对材料进行定型处理。因此，研究不同热处理工艺对合金相变及力学性能的影响对实际工程应用具有十分重要的意义。笔者主要研究了不同热处理工艺对NITINB合金相变及力学性能的影响。2实验方法本实验采用真空感应炉熔炼获得NITINB。AT合金锭，合金锭经850OC1H退火后经锻造、热旋锻、热拉成261TI1TI的丝材，取150MM长，清洗表面后，进行不同的热处理。热处理制度为800OC、900OC、1000OC，保温1H，水淬；经过900OC1H的固溶试样在500OC，保温15H后，分别水冷和空冷；经过900C1H的固溶试样在400，保温15H后空冷。采用德国NETZSCH公司生产的型号DSC一204示差扫描量热仪测量相变温度，测试温度区间为一150120CJC，升降温速率为10MIN。在DSC曲线上用切线法确定马氏体相变的开始和终了温度和M，以及马氏体逆相变的开始和终了温度A和A。用万能材料试验机对不同热处理的合金试样进行力学性能测量。3实验结果及分析表1为NITINB。合金在不同热处理工艺下测得的相变温度点、相变热滞、相变滞后宽度及相变潜热。热处理工艺对相变参数的影响规律如图1所示。由表1及图1可以看出合金的相变点随着固溶温度的升高而升高，相变滞后宽度随着固溶温度的升高变化不是很明显；经固溶时效后，合金的相变点较只经过固溶处理的合金相变点低，时效温度越低相变点越低；固溶时效后，随着冷却速度的减缓，相变点越低；不同处理的合金，奥氏体相变热滞比马氏体热滞大，由于奥氏体相变热滞大于马氏体相变热滞，所以合金在升降温过程中，吸收的热量比放出的热量大；经900OC1H40015H空冷处理后的合金点为一9052，相变滞后宽度为6045。热处理制度将会影响到合金的显微组织，电子探针微区成分分析发现基体母相中成分随热处理工艺收稿日期20130723作者简介高三存1973，男，甘肃白银人，工程师，研究方向形状记忆合金。71应用与试验2013年第5期第26卷，总第127期机械研究与应用的不同有一定的变化，基体相中NJ含量越高点越低，造成温度不同的原因在于基体相中NI含量的改变或原子NITI比的改变，而基体相成分的改变与其内部NH相粒子的析出有关。研究表明，NITINB。合金中，共晶组织的NITI比例比合金基体的NITI比例低，基体相中NB相粒子的析出，导致共晶组织的增加，从而使得基体NITI比例升高。随着固溶温度升高，基体相中NB含量升高，则共晶组织减少，导致基体相中NITI比例降低，合金相变点升高。固溶处理后慢速冷却或固溶处理后再时效，使富NH相从基体相中充分析出，基体相中NB含量的减少，使基体NITI比例升高，导致合金点降低。合金中随着NITI比例升高，点与A点同时降低，但是，点的变化较点显著，从而使得合金的相变滞后宽度增加。不同热处理工艺下NITINB。合金的室温力学性能如表2所示。20粪饽静I12羹。髦豁黯书I图1不同热处理工艺对相变参数的影响规律表1不同热处理工艺下的相变温度点、相变热滞、相变滞后宽度及相变潜热表2不同热处理工艺下合金的室温力学性能从表2可以看出，随着固溶温度的升高，合金的强度降低，延伸率升高，由于固溶温度的升高，合金中NH相增加，由于NH相是一种软相，故使得合金的强度降低，延伸率增加。固溶处理后慢速冷却或固溶处理后再时效，都有利于NB相的析出，因此，固溶加时效处理，使得合金强度降低塑性增加。4结论1固溶温度越低，固溶处理后慢速冷却或固溶处理后再时效，导致合金基体NITI比例升高，从而使合金相变点降低，相变滞后宽度增加。2升高固溶温度，以及固溶加时效处理，都会72使得合金的强度降低塑性增加。参考文献1李艳锋，米绪军，高宝东，等热处理对TI2NI合金显微组织和力学性能的影响J金属热处理，2009，34840432王磊，闰德胜，姜志民，等NJ