富 N i合金的时效析出行为

　　Ti3Ni4相是富Ni的TiNi合金中一类重要的析出相，其不仅能够赋予材料丰富的相变行为，而且能够强化基体，改善材料的形状恢复特性[54_57]。因此，其时效析出行为一直受到研宄者的广泛关注。Ti3Ni4S的析出行为受合金成分[54]、时效温度与时间[54，55’58]、时效气氛[59]、夕卜加应力_等因素的影响。纳米晶TiNi合金中晶界所占比例大、内应力高，上述特点显著地影响Ti3Ni4相的析出行为。图4-19所示为经过不同时效处理的Ti49.3Ni5().7合金的显微组织与相应的衍射谱[61]。

　　

粗晶Ti49.3Ni5Q.7合金首先在6GPa压力下承受7转的高压扭转，获得非晶组织，然后在400°C晶化处理lh,显微组织如图4-19(a)所示。晶化处理后，Ti49.3Ni50.7合金的晶粒尺寸约为20mn，衍射谱中并未发现与Ti3Ni4相对应的衍射环(图4-19(b))0将上述纳米晶Ti49.3Ni5o.7合金在40CTC分别时效处理10h和100h,显微组织如图4-19(c)与(e)所示，对应的晶粒尺寸分别为30nm和70nm。电子衍射结果表明，即使经过100h的时效，合金中并未出现Ti3Ni4相。然而，大量实验己经证实，时效处理的粗晶合金中析出了大量的丁丨洲4相[54’55，6()，61]。与粗晶合金相比较，虽然利用等径角挤压制备的超细晶Ti49.3Ni5Q.7合金在时效处理后析出了Ti3Ni4相，但是析出相的尺寸显著减小[61]。将上述高压扭转处理的Ti49.3Ni5o.7合金在500°C晶化处理lh,获得晶粒尺寸约为150nm的试样，然后将其在400°C时效处理lh,显微组织如图4-20所示[61]。

 

　　由图可见，试样的晶粒尺寸远大于图4-19中的试样。中央位置晶粒的尺寸约为250nm,其中可观察到少量呈现自适应形态的Ti3Ni4相，如箭头所指。这与外加应力条件下析出的Ti3NU相分布情况类似而周围尺寸较小的晶粒中则未发现任何析出相。上述结果清楚地表明，纳米晶粒对Ti3NU相的形核与长大有很强的抑制作用。早期研究表明【59]，Ti49.4Ni50.6合金如果在有残留空气参与的条件下时效，几1^4相的分布是不均匀的;如果将其置于两片纯Ti之间，阻止Ti或Ni的蒸发或Ti与0的反应，则可得到均匀分布的Ti3Ni4相。

　　然而，当合金的晶粒尺寸减小到纳米量级内，将合金在空气中时效，Ti3Ni4相的分布仍比较均匀[61]。这表明，时效气氛对纳米晶合金中Ti3Ni4相析出行为的影响并不占据主导地位。考虑纳米晶合金中Ti3Ni4相的分布与外加应力条件下的情况非常类似，Prokofiev等[61]认为Ti3Ni4相析出对内应力非常敏感，并且仅能发生在尺寸足以使颗粒呈自适应排列的晶粒中。Ti3NU相与B2母相之间的共格关系，决定了Ti3NU相在基体中以透镜片状形成。Ti3NU相共有4个变体，在各向同性情况下，4个变体分别在4个丨111}B2面上形成。当在外加应力或内应力作用下时效时，这4个变体在最适应局部应力的方向上择优形成，即透镜厚度方向沿压应力而形成，中心平面沿拉应力方向形成。

　　图4-21(a)所示为环绕Ti3NU相的B2母相基体中的应力状态[62]。当两个相邻Ti3Ni4颗粒周围的压应力与拉应力相互重叠时，可获得较小的总应力场，最终形成如图4-21(b)所示的类似“楼梯”状的自适应排列。