前文述及，TiNi合金的等径角挤压通常在300〜500°C的高温下进行。在此温度区间，富 N i 的 TiNi合金在挤压前的预热过程中，会 析 出 Ti3Ni4相 。等径角挤压过程中，第二相与基体之间的热力耦合作用将对第二相和基体的显微组织演化产生重要影响。一方面，由 于 Ti3Ni4相与基体在成分、尺寸以及力学性能等方面均存在显著差异，将 影 响 1^>^4相的微观状态。其中最典型的现象是Ti3Ni4相回溶 [12]。
另一方面，其他合金体系，如 Al-Cu基合金[25’26]等的研宄已经证实，析出相影响基体中位错、晶粒尺寸等微观组织的演化。这 一 点 在 TiNi合金中尚未引起重视。因此，下文 将主 要介 绍Ti3Ni4相的回溶现象。与其他合金体系的情况相比，Ti3Ni4 相回溶的影响更为复杂，表现在该现象不仅影响合金的力学行为，而且影响马氏体相变行为。 2005年，Karaman等 将 Ti49.2Ni5Q.8合金 在450°C/lh时效处理过程中形成了尺寸为 200〜250n m ,与 基 体 不 共 格 的 Ti3Ni4 相，发现经过随后的等径角挤压处理后， Ti3Ni4相消失[12]。这意味着等径角挤压TiNi合金通过控制第二相的形貌与分布，可以有效地改变合金微观组织结构。因此，这一现象引起了研宄者的极大兴趣。图 5-11(a)与(b)给出了经450°C时 效 1 Omin后 Ti49.2Ni5().s合金的透射电子显微像及相应的选区电子衍射谱。可见，基体中形成了大量析出相。选区电子衍射谱中可观察到 与 Ti3Ni4相 对 应 的 1/7(321)82衍射斑点。
上述时效处理合金经过等径角挤压后的透射电子显微像及相应的选区电子衍射谱如图5-7⑷所示 [2()]。等径角挤压工艺具体如下：挤压温度为 450X：，挤 压 道 次 为 8，模 具 角 度 为 120°。等径角挤压处理合金的显微组织以细小的等轴晶为主要特征，晶粒尺寸约为0.4nm。选区电子衍射结果表明，试样中的Ti3Ni4相消失。有关丁丨3沖4相回溶，不同的研宄人员观察到不同的结果。Fan等将固溶处理的合金在500°C保温 20min，然后挤压不同道次，透射电子显微观察表明在大部分晶粒内部发生了 Ti3Ni4相回溶[27]。
S o ng等比较了不同成分TiNi合金的显微组织，发 现 经 500°C挤压不同道次后，Ti49.3Ni5().7合金中发生了 Ti3Ni4相的完全回溶，1149.种 5().9合 金 中 Ti3Ni4相发生了部分回溶，Ti2N i相未发生回溶[28]。Zhang等将 经 500°C下时效 处理 20min的 T i m N i ^ 合 金 在 500°C下挤压不同道次，利用透射电镜在晶界附近观察到Ti3Ni4相，认 为 Ti3N U 相并没有回溶到基体中p9]。随后他们在晶粒内部位错密集处也观察到Ti3Ni4相[15]。为进一步明确等径角挤压过程中Ti3Ni4 相的演化规律，胡阔鹏将1149 .2从5().8合金 在 450°C时效不同时间，获得不同尺寸的析出相，然后将合金进行等径角挤压处理[2°]。表 5-1总结了上述时效处理合金在等径角挤压前后Ti3Ni4相的尺寸变化。等径角挤压工艺具体如下：挤 压温 度为 450°C，挤 压 道 次 为 1，模 具 角 度 为 120°。可见，当尺寸小于2 0 n m 时，Ti3Ni4相可完全回溶;当 尺 寸 介 于 20ran与 M n m 时， Ti3Ni4 相可发生部分回溶;当 尺 寸 大 于 l O O n m 时，Ti3Ni4 相不发 生回 溶。这与 K ar a m a n等的结果并不一致，原因可能在于两者采用的具体挤压工艺不同。上述研宄结果表明，Ti3Ni4相回溶受挤压工艺参数，如挤压道次、挤压温度等和合金成分 、初始析出相尺寸等的影响。Karaman等 推 测 Ti3Ni4相回溶可能是与挤压过程中位错切割第二相有关[12】。
根 据 经 典 位 错 理 论 ，位 错 切 过 第 二 相 的 条 件 之 一 是 第 二 相 与 基 体 共 格 。然 而 ， Karaman等获得的Ti3N U 相与基体并不共格，并且尺寸较大。Fan等[27]与 Song等[28] 则认为是等径角挤压在TiNi合金基体中引入了大量位错等缺陷，这些缺陷可以为过 量 N i 的扩散提供位置，并 且 N i 原子热活性较高，导 致 Ti3N U 相回溶。上述猜测并 不 能 完 整 地 解 释 Ti3Ni4 相回溶的机制，如回溶的驱动力等问题;同时也缺乏细致深入的微观组织的证据。等径角挤压处理合金的超细晶粒尺寸和髙密度位错等缺陷均可能影响第二相的析出行为。已有研宄表明[3()’31 ]，与粗晶合金相比，等径角挤压处理丁149 .31^ 5().7合金 在 400°C时效处理后，合 金 中 Ti3Ni4相的尺寸小很多。
具 体 如 表 5-2所 示 需要说明的是，时效过程中粗晶合金和等径角挤压处理合金基体的晶粒尺寸均保持不变。这表明，等径角挤压处理TiNi合金独特的显微组织限制了 Ti3N U 相的形核与长大。这 与 4.2节中高压扭转Ti49.3Ni5a7合金的时效析出行为类似。但与其他合金体系，如 A l Z n M g C u合金中的结果相反[32]，在 等 径 角 挤 压 A l Z n M g C u合金中，高密度位错等为原子扩散提供通道，随挤压道次增加，析出相尺寸增大。此外，等径角挤压处理Ti49.2Ni5D.8合 金 在 300〜600°C退火处理30min后，仅 有经400°C退火处理的试样中出现。