NiTi基形状记忆合金马氏体屈服行为与相变温度的相关性研究

NiTi基形状记忆合金中的马氏体自协作屈服行为与热弹性马氏体相变的关系，一直是形状记忆合金学术研究和应用研究中的核心问题。我们在近期的实验研究中发现，NiTi基形状记忆合金的马氏体自协作屈服行为与相变温度具有密切相关性；相同温度下同一合金可因合金的初始状态不同，其马氏体自协作屈服行为具有显著差异。本项目拟在制备具有单相组织结构和不同相变温度的NiTi、NiTiNb和NiTiFe系列合金的基础上，结合实验研究和热弹性马氏体相变热力学及动力学，研究NiTi基形状记忆合金的马氏体自协作屈服行为与相变温度的相关性，揭示相变温度影响马氏体自协作屈服行为的内在机制，丰富和深化形状记忆合金的热弹性马氏体相变及其力学行为的研究内涵，为新型形状记忆合金的设计和研发提供理论基础。

TiNi基形状记忆合金中的马氏体自协作屈服行为与热弹性马氏体相变的关系，一直是形状记忆合金学术研究和应用研究中的核心问题。本项目系统研究了TiNi基形状记忆合金的马氏体自协作屈服行为与相变温度的相关性，深入研究了相同合金在相同温度下具有不同状态的马氏体自协作屈服行为。结合实验研究和热弹性马氏体相变热力学及动力学，阐明了TiNi基形状记忆合金的马氏体自协作屈服行为与相变温度的相关性。当合金处于Ms－As之间的特定温度下变形时，马氏体处于“过热”状态，而奥氏体此时处于“过冷”状态。因此在特定温度下，诱发“过冷奥氏体”中的马氏体相变及自协作比“过热马氏体”变体的自协作更容易，从而所需要的较低的应力，这是导致同温下马氏体态的屈服应力高于奥氏体态的主要原因。在此基础上，将马氏体相变与力学行为的相关性扩展到TiNiNb高强高阻尼记忆合金和TiNb高强低弹性模量合金的设计中，获得了兼具高阻尼和高屈服强度的新型阻尼合金，以及兼具高强度和低弹性模量的新型亚稳TiNb系β钛合金。研究并揭示了合金高阻尼和低弹性模量的机制及马氏体相变的作用机理，即：具有较低结构稳定性的TiNb系合金中在冷却和冷变形过程中的马氏体相变可以显著细化合金的微观组织，适度的热机械处理可以通过析出弥散的纳米尺度α相使合金获得强化，从而使得合金在具有低弹性模量的同时保持高强度。本项目的研究结果对丰富和深化形状记忆合金的热弹性马氏体相变及其力学行为的研究和新型形状记忆合金设计和研发提供了理论和技术基础。