铝基复合材料马氏体逆相变的影响
热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响
The Effect of Thermal Cycling on the Reverse Martensitic Transformation of Prestrained TiNi Alloy Fibers/Al
Matrix Composite
崔立山(石油大学材料科学与工程系,北京1O22OO)
杨大智(大连理工大学材料系,大连116O23)
CUI Li-shan(University of Petroleum,Beijing1O22OO,China)
YANG Da-zhi(Dalian University of Technology,Dalian116O23,China)
摘要采用热压法将O.26mm的NiTi合金丝复合于铝中,利用SEM,DSC,热膨胀仪等实验手段研究了热循环对预应变为4%的NiTi合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响0结果表明在第一次加热过程中,马氏体逆转变开始温度明显升高G第二次加热过程中逆转变开始温度比未预应变样品略有降低,随热循环次数增加,逆相变开始温度降低G当循环次数超过3O次后,逆转变温度几乎保持不变0并对热循环过程中的马氏体相变过程进行了分析讨论0关键词NiTi记忆合金G复合材料G热循环G马氏体逆相变
中图分类号TG139+.6文献标识码A文章编号1OO1-4381(2OO2)O1-OOO3-O3
Abstract TiNi SMA fibers with O.28mm in diameter were embedded in aluminum matrix by hot pressing method.Scanning electron microscope(SEM),differential scanning calorimeter(DSC) and electric resistance strain gauge were used to study the effect of thermal cycling on the reverse martensitic transformation of TiNi alloy fibers/Al composite after4%prestrain.The results showed that,the reverse transformation temperatures increases obviously in the first heating pro-cess.In the second heating process,the reverse transformation temperatures decreases,and are al-most the same as that of the un-prestrained specimen.In further thermal cycling process,the re-verse temperatures decreases a little and keeps constant after3O thermal-cycling.The matensitic transformation behavior during thermal cycling was discussed.
Key words TiNi shape memory alloy G composite G thermal cycling G reverse martensitic transforma-tion
近年来,将NiTi记忆合金复合于结构材料中构成具有智能属性的复合材料研究已越来越引起国内外学者的重视0将NiTi记忆合金复合于铝基体中,复合材料在低温(NiTi记忆合金处于马氏体状态)下进行一定程度拉伸变形,加热到室温(高于A
f
温度)后, NiTi记忆合金将试图恢复到原来长度而对铝基体产生较大残余压应力,从而提高复合材料的屈服强度与断裂韧性[1,2]0Furuya等人[1,2]~Taya[3]等人~Arm-strong等人[4]及作者[5]制备了NiTi记忆合金/铝基体复合材料,获得了NiTi记忆合金增强铝基体实验结果0Yamada等人[6]利用Eshelby理论建立了NiTi记忆合金粒子增强模型0
复合材料中NiTi记忆合金增强铝基体的基础是预应变NiTi合金丝在加热过程中的马氏体相变特征,作者[7]研究了预应变对NiTi记忆合金丝/铝基体复合材料马氏体相变特征的影响,但迄今为止尚未见到热循环对预应变NiTi记忆合金丝在基体材料约束条件下的马氏体相变特征的研究报道0本研究利用DSC~膨胀仪等实验手段研究了热循环对预应变NiTi 记忆合金丝/铝基体复合材料马氏体逆转变的影响0
1试验方法
直径为O.28mm的Ni5O.2Ti49.8形状记忆合金丝由中国有色合金研究总院提供0NiTi合金丝与尺寸为8O mm>1O mm>1mm的纯铝板经酸洗(酸洗液为HF=HNO3=H2O=1=4=5)后,将间隔为2mm与O.5mm左右的NiTi合金丝排布于铝板之间0采用真
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热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响
空热压法制备出厚为2mm左右的NiTi合金丝/铝基体复合材料板,热压温度为873K,时间为40min将
复合材料板在室温下冷轧变形至4%(NiTi合金丝轴向)DS 样品制备方法如下:采用线切割方法从热压与冷轧板(NiTi合金丝间隔为2mm)上切下5mm> 5mm>2mm块材,再精磨成为4mm>2mm>0.8mm (NiTi合金丝长度方向为4mm)DS 样品,为精确测定复合材料中NiTi合金丝的马氏体逆相变特征,使每个DS 样品中仅保留一根NiTi合金丝,并处于DS 样品的中央采用美国产TA INST2910的DS 设备测试复合材料马氏体逆相变特征,升降温度范围为253~373K,加热/冷却速率为10K/min热膨胀样品制备如下:采用线切割方法从冷轧板(NiTi合金丝间隔为0.5mm左右)上切下25mm>12mm(NiTi合金丝长度为25mm)样品,采用膨胀仪测试样品在加热过程中的变形行为采用扫描电镜(S M)观察Ni-Ti合金丝在铝基体中的分布形貌
2试验结果与讨论
图1
分别是未预应变样品在第一次加热过程中
期
回复应力结果相一致 因此在335~36O K 温度范围内 马氏体发生明显的逆转变 在DSC 曲线上表现出明显的吸热峰 如图l 中曲线b 所示 当加热温度在36O~423K 范围内 NiTi 合金丝的回复应力增加 说明NiTi 记忆合金丝仍在发生马氏体逆相变 因此可认为在图l 中DSC 曲线b 的吸热峰结束后 NiTi 合
金丝中存在再取向马氏体
l 998 22:l 595.
基金项目:自然科学青年基金资助项目(5OO7l O37)与石油大学(北京)校基金资助项目收稿日期:2OOO-O7-25
作者简介:崔立山(l 963-) 男 辽宁锦州人 副教授 博士 94~96年在大连理工大学工程力学博士后流动站做博士后研究工作 研究方向为功能材料与机敏复合材料 作为项目负责人 先后主持了国家自然科学青年基金~国家博士后基金~石油科技中青年创新基金 联系地址:石油大学(北京)M 2l l 工程s 办公室(l O22OO)
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热循环对预应变NiTi 记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响
热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变
的影响
作者：崔立山， 杨大智
作者单位：崔立山(石油大学材料科学与工程系,北京,102200)， 杨大智(大连理工大学材料系,大连,116023)
刊名：
材料工程
英文刊名：JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING
年，卷(期)：2002(1)
被引用次数：1次
参考文献(12条)
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10.Y Furuya查看详情[外文期刊] 1996(07)
11.Z G Wei Shape memory materials and hybrid composites for smart systems - Part II Shape-memory hybrid composites [Review][外文期刊] 1998(15)
12.Z G Wei;R Sandstrom;S Miyazaki Shape memory materials and hybrid composites for smart systems -Part II Shape-memory hybrid composites [Review][外文期刊] 1998(15)
引证文献(1条)
1.阎小军激光焊接NiTi合金的性能研究[学位论文]博士 2006
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/95236198.html,/Periodical_clgc200201001.aspx