Ｎｉ_（４７）Ｔｉ_（４４）Ｎｂ_９合金热诱发马氏体相变研究杨冠军，郝士明（材料科学与工 程系）摘要采用电阻法，Ｘ射线衍射及ＴＥＭ技术研究了Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９形状记忆合金的 相组成及热诱发马氏体相变．结果表明，Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金室温下由ＴｉＮｉ基体相和 β－Ｎｂ相组成；当试样温度降低到Ｍｓ点以下时，具有Ｂ１９＇单斜结构的热诱发马氏体呈群团 式生长，形成由二至三个取向的孪晶微区组成的群团状马氏体．关键词Ｎｉ_（４７）Ｔｉ_（４ ４）Ｎｂ_９，热诱发马氏体相变，群团状马氏体，相组成．分类号ＴＧｌｌｌ·５Ｎｉ，Ｔｉ． ．Ｎｂ。合金是一种新型宽滞后形状记忆合金．该合金具有相变滞后宽（＞１３０’Ｃ），塑性良 好，便于加工等特点，用它制成的管接头等部件可以在常温下储存、运输，不需要保存在液氮中， 且安装方便，因而工程应用前景广阔．由于Ｎ…Ｄ。＊匕合金的马氏体开始转变温度从远低于室温 ’‘·”，给该合金热诱发马氏体相变研究增加了难度．因此，人们主要对该合金的应为诱发马氏 体相变进行了较详细的研究匕。’，而对热诱发马氏体相变较少涉及．为此，本文采用电阻法和低 温电子显微术研究Ｎｉ。Ｔｉ。Ｎｂ。合金的相交特性、热诱发马氏体的形貌、结构与亚结构．１ 实验材料与方法实验材料为Ｎ…＊Ｚ。＊ｋ合金用＊＊－５０ｏ型真空悬浮冷柑祸熔炼成的合金锭 ，在８５ｏ℃加热退火ｌｈ，热轧成１．５ｍｍ厚板坯，然后经８５０’Ｃ，０．５ｈ退火，再冷 轧至１．０ｍｍ，并经８５０’Ｃ，０．ｓｈ退火处理，用于各种试验．在电阻率一温度测试仪上 测定实验合金的相变点，试样尺寸为８０ｍｍＸＩ．３ｍｍＸｌｍｍ．室温相分析在菲利普ＰＷ１ ７００Ｘ射线衍射仪上进行，试验条件为：ＣｕＫ．，４０ｋＶ，４０ｍＡ．ＴＥＭ试样经机械抛 光后，在ＬＢＳ－１型离子薄化设备上进行离子减薄．低温马氏体相变研究在配有土４５”单倾低 温台的ＪＥＭ－１００ＣＸ透射电子显微镜上进行，最低温度可达一１５０’Ｃ，操作电压为１０ ０ｋＶ．２实验结果与讨论２．１相变温度图１示出了Ｎｉ，Ｔｉ。Ｎｂ。合金的电阻率一温度关 系曲线，从中可知，该合金的Ｍｆ，Ｍｔ，Ａ．和Ａ；分别为一１００，一６５，一３４和一７’ Ｃ，与Ｚｈａｎｇ的同成分合金的实验结果［’］相比，本研究测得的相变温度较高．这是由于本 研究的合金是采用悬浮熔炼冷批捐制备的，其碳含量远低于第一作者：男，３０，博士研究生．Ｚ ｈａｎｇ所用的实验合金，而碳含量的增加使ＴＩＮｉ合金的相变温度降低［’］．２．２室温相 组成Ｎｉ，Ｔｉ。Ｎｂ。合金的室温（２０Ｃ）Ｘ射线衍射谱表明，该合金是由具有ＢＺ结构的有 序相和具有体心立方结构的卜Ｎｂ相组成的．分别采用ＢＺ相和卜Ｎｂ相的多个高角度衍射谱线计 算其点阵常数，得到ＢＺ相的点阵常数ａ。一０．３０２３ｕｒｎ，且Ｎｂ相的点阵常数ａ。一０ ·３３０２ｕｒｎ·２．３室温显微组织Ｎｉ，Ｔｉ．．Ｎｂ。合金的室温显微组织及结构分析如 图２所示．图Ｚａ显示了ＴＩＮｉ基体相的三叉晶界．为确定ＴＩＮｉ基体相的结构类型，采用倾 转和选区电衍射技术对ＴＩＮｉ基体进行了结构分析．结果表明，ＴＩＮｉ基体所有的电子衍射花 样均可由点阵常数ａ。一０．３０２ｕｒｎ的ＢＺ超结构完好地标定，其中的【２１０）晶带轴衍 射花样及其标定如图Ｚｃ和ｄ所示．多区域的ＴＥＭ观察发现，在ＴＩＮｉ基体上分布着呈椭球状 的第二相粒子（图Ｚｂ）．电子衍射分析表明，这些粒子就是具有体心立方结构的卜Ｎｂ相．国Ｉ ＮＩ’。ＴＩ。Ｎ巴，合全的电阻车一温度关系曲线用２Ｎｉ．ＩＴｉ。Ｎｆｏ合全主ＩＴＥＭ组 织及行的花样（ａ）一ＴＩＮｉ基体相的三叉晶界；（ｂ）一卜Ｎｂ相粒子，（Ｃ），（ｄ）一Ｔ ＩＮｉｇ体相的【２１０］晶带轴衍射花样及其标定．２．４马氏体的生长方式及结构ＴＩＮｉ合 金中的马氏体通常优先在晶界形核，亚结构为孪晶的条状马氏体呈三角状自协作形态发展［‘］． 对Ｎｉ，Ｔｉ。Ｎｂ。合金的低温ＴＥＭ观察发现，当温度降低到Ｍ．点以下时，马氏体在晶界和 晶内的卜Ｎｂ相粒子周围同时形核，并迅速长大，形成如图３ａ所示的群团状马氏体．进一步观察 表明，群团状马氏体由更小的孪晶区域或马氏体片所组成，图３ｂ示出了群团状马氏体中两种取向 的李晶马氏体片．为确定热诱发马氏体的结构类型，在ＴＥＭ下采用倾转和选区电子衍射对马氏体 相进行衍射分析．结果表明，所有的电子衍射花样均可由点阵常数为ａ＝０．２９ｕｒｎ，ｂ—０ ．４ｕｒｎ，ｃ一０·４７ｕｒｎ和５一９７”的Ｂ１９’单斜结构完好地标定，其中的【３２１ ）晶带轴衍射花样及其标定如图３Ｃ和ｄ所示．多区域的ＴＥＭ观察还发现，热诱发马氏体除具有 上述孪晶亚结构外，还有层错和反相畴等亚结构，这种反相畴常出现在粗大马氏体变体和李晶密度 较低的马氏体中．ｆｆｉ３—１５０Ｃ下Ｎｉ；７Ｔｉ。Ｎｂｇ合金马氏体形田候及其衍的花样（ ａ），（ｂ）一群团状孪晶马氏体形貌像；（ｃ），（ｄ）一马氏体相［３２１」晶带轴衍射花样 及其标定．３结论（ｌ）Ｎｉ。；Ｔｉ．．Ｎｂ。合金的相变温度Ｍｆ，Ｍ．，Ａ．和Ａｆ分别为 一１００℃，一６５℃，一３４℃和一７ａＣ．（２）室温下Ｎｉ．７Ｔｉ．．Ｎｂ。合金是由Ｂ Ｚ结构的ＴＩＮｉ等轴基体相晶粒和ｂＣＣ结构的椭球状卜Ｎｂ第Ｍ相组成的．（３）热诱发马氏 体呈群团式长大，形成由二至三个取向孪晶微区组成的群团状马氏体．马氏体具有Ｂ１９’单斜结 构．致谢本研究由酉北有色金属研究院资助，另外在ＴＥＭ实验中，得到了辽宁测试中心董林工程 师的帮助，在此一并表示感谢！参考文献｜｜１ＺｈａｏＬＣ，ＤｕｅｒｉｇＴＷ，ＪｕｓｔｉＳ ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｎｉｏｂｉｕｍ－ｒｉｃｈｐｒｅｃｉｐｉｔｔｅｓｉｎａＮｉ －Ｔｉ－Ｎｂｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ．ＳｃｒｉｐｔａＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒ， １９９０，２４：２２１２ＺｈａｎｇＣＳ，ＺｈａｏＬＣ，ＤｕｅｒｉｇＴＷｅｔａｌ．Ｅｆｆ ｅｃｔｓｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｈｙｓｔｅｒｅ ｓｉｓａｎｄｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔｉｎＮｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ６９，ａｌｌｏｙ ．ＳｃｒｉｐｔａＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒ，１９９０，２４：１８０７３张春生，蔡伟，赵连城 ．Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金的相变滞后和应变马氏体的稳定性．金属学报，１９９１，２７（ ３）：Ａ２１１４张志芳，张春生，蔡伟等．Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ系宽滞后记忆合金的组织、性能及 其在航空工业中的应用．材料工程，１９９１（２）：１８５舟久保熙康．
形状记忆合金．千东范 译．北京：机械工业出版社，１９９２．７６６ＫｎｏｗｌｅｓＫＭ，ＳｍｉｔｈＤＡ．Ｔｈｅｃ ｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙｏｆｔｈｅｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏ ｎｉｎｅｑｕｉａｔｏｍｉｃｎｉｃｋｅｌ－ｔｉｔａｎｉｕｍ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌ，１９８ １，２９：１０１ＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅｒｍａｌｌｙ－ＩｎｄｕｃｅｄＭａｒｔｅｎｓｉｔｉｃ ＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＮｉ_（４７）Ｔｉ_（４４）Ｎｂ_９Ａｌｌｏｙ￥Ｙａｎ ｇＧｕａｎｊｕｎ；ＨａｏＳｈｉｍｉｎｇＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ａｌｐｈａｓｅｓａｎｄｔｈｅｒｍａｌｌｙ－ｉｎｄｕｃｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｔｒａｎ ｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅＮｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９ｓｈａｐｅ－ ｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｂｙｍｅａｎｓｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ，Ｘ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＴＥＭ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏ ｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｔｗｏｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌｐｈａｓｅ：ＴｉＮ ｉｍａｔｒｉｘａｎｄβ－Ｎｂｐｈａｓｅｉｎｔｈｅａｌｌｏｙ，ａｎｄｔｈｅｔｈｅｒｍａｌ －ｉｎｄｕｃｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｗｉｔｈＢ１９＇ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕ ｒｅｉｓｇｒｏｗｉｎｇｉｎａｃｌｕｓｔｅｒｆｏｒｍｗｈｅｎｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｉｓｃ ｏｏｌｅｄｂｅｌｏｗＭｓ，ｔｈｕｓｆｏｒｍｉｎｇｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒ－ｓｈａｐｅｄｍａ ｒｔｅｎｓｉｔｅｗｈｉｃｈｇｅｎｅｒａｌｌｙｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｓｍａｌｌｔｗｉｎｎｉ ｎｇｄｏｍａｉｎｓｗｉｔｈｔｗｏｏｒｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｉ_（４７）Ｔｉ_（４４）Ｎｂ_９，ｔｈｅｒｍａｌｌｙ－ｉｎｄｕｃｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｓｈａｐｅｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ，ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌｐｈａｓｅｓ． Ni_（47）Ti_（44）Nb_9合金热诱发马氏体相变研究@杨冠军，郝士明Ｎｉ_（４７ ）Ｔｉ_（４４）Ｎｂ_９，热诱发马氏体相变，群团状马氏体，相组成采用电阻法，Ｘ射线衍射 及ＴＥＭ技术研究了Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９形状记忆合金的相组成及热诱发马氏体相变．结果表 明，Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金室温下由ＴｉＮｉ基体相和β－Ｎｂ相组成；当试样温度降低到 Ｍｓ点以下时，具有Ｂ１９＇单斜结构的热诱发马氏体呈群团式生长，形成由二至三个取向的孪晶 微区组成的群团状马氏体．１ＺｈａｏＬＣ，ＤｕｅｒｉｇＴＷ，ＪｕｓｔｉＳｅｔａｌ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙｏｆｎｉｏｂｉｕｍ－ｒｉｃｈｐｒｅｃｉｐｉｔｔｅｓｉｎａＮｉ－Ｔｉ－Ｎｂｓｈ ａｐｅｍｅｍｏｒｙａｌｌｏｙｓ．ＳｃｒｉｐｔａＭｅｔａｌｌＭａｔｅｒ，１９９０，２４： ２２１２ＺｈａｎｇＣＳ，ＺｈａｏＬＣ，ＤｕｅｒｉｇＴＷｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓａｎｄｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔｉｎＮｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ６９，ａｌｌｏｙ．ＳｃｒｉｐｔａＭｅｔａｌ
More abstracts about the Ni_（47）Ti_（44）Nb_9合金热诱发马氏体相变研究