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超细晶钛镍基形状记忆合金薄膜的形状恢复特性

图3-9所示为不同温度退火处理lh后,Ti51.3Ni2UCu27.6合金薄膜在不同外加应力下的应变-温度曲线[37]。其他成分的合金薄膜,如Ti51.4Ni25.2Cu23.4、Ti51.2Ni15.7Cu33.丨与Ti51.4Ni?.3Cu37.3,均表现出类似的应变-温度曲线。可见,由于薄膜中仅发生B2^B19相变,因此TiNiCu合金薄膜的相变滞后远小于TiNi二元合金。随外加应力增大,相变应变增大,当应力髙于某一数值,塑性应变出现并随应力增大而增大。随退火温度升高,相变应变与塑性应变均增加,相变温度升高。随Cu含量升高,相变应变与塑性应变均减小。需要注意的是,经500°C退火的Ti51.3Ni2UCu27.6合金薄膜在外力应力为lGPa时,仍未表现出任何塑性应变。类似的薄膜还包括经600°C退火的Ti5i.2Ni15.7Cu33.i薄膜与经600°C和700°C退火的Ti51.4Niu.3Cu37.3薄膜。


Cu含量与退火温度对~37.3)合金薄膜临界滑移应力的影响如图3-10[37]所示。可见,随退火温度升高,临界滑移应力减小。当Cu含量少于23.4%时,薄膜的晶粒尺寸并不随退火温度变化而发生显著变化。经500°C退火薄膜的高临界滑移应力来自于与基体共格的GP区的影响。当升高退火温度至600°C,与基体共格的Ti2Cu相强化基体同样会增加薄膜的临界滑移应力。对于经700°C退火处理的Cu含量在0~23.4%(原子分数)的薄膜,由于Cu的固溶强化与晶粒细化,导致临界滑移应力随Cu含量增加增大。当Cu含量高于23.4%(原子分数)时,临界滑移应力随Cu含量增加而迅速增大,这可归结为晶粒细化和与基体共格的TiCu相。当Cu含量自23.4%增大至37.3%,经500°C退火处理薄膜的晶粒尺寸自0.8um细化至0.05nm,同时TiCu相的体积分数增大。

主要是因为继续增大C u 含量,相变类 型自 B2^B19'变 为 B 2 ^ B 1 9 。当 C u 含量自 11.5%增加 至23.4%,最大可恢复应变缓慢下降;继续增加C u 含量,最大恢复应变迅速下降。Ti51.4Niu.3Cu37.3合金薄膜的最大可恢复应变仅为0.37% 。这可归结为参与 相 变 的 B 2 相体积分数随C u 含量增大而下降。



图 3-12给出了 C u 含量与退火温度对Ti51.5Ni48.5_J(Cu;tOc=0~37.3)合 金 薄 膜 M s 温度的影响[37]。M s温度起 初随 C u 含量增加而升高,之后趋于平缓。当 C u 含量为 6.5%〜27.6%的 薄 膜 经 600°C和 700°C退火处理后,薄 膜 的 M s温度几乎不发生变化 。经 500°C退火处理薄膜表现出较低的M s温度,这主要与薄膜中与基体共格的析出相有关。这 与 Ti5CNi25Cu25薄带中的研宄结果一致[38]。

图 3-13给出了 C u 含量与退火温度对Ti51.5Ni48.5--Cia;c=0~37.3)合金薄膜相变滞 后 的 影 响 [37]。相 变 滞 后 由 图 3 - 9所 示 的 应 变 -温 度 曲 线 确 定 ,外加应力 为 120MPa。与 TiNi 二元合金薄膜相比较,TiNiCu合金薄膜表现出较小的相变滞后。随 C u 含量自6.4%增加至23.4%,相变滞后略有下降,之后随 C u含量增加至37.3% ,相变滞后略有增加。




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