与粗晶合金相比较,等径角挤压T i N i合金的另一个特点是大幅改善的马氏体相变热循环稳定性。图 5-17比较了热轧与等径角挤压丁丨5(|.3他49.7合金马氏体相变的热循环稳定性[16]。随热循环次数增加,热乳合金的马氏体相变温度随之下降。这种相变温度的变化在普通粗晶合金中是常见的,为形状记忆合金在驱动器以及相变致冷等方面的应用带来了诸多的问题。经等径角挤压后,合 金 的 D S C 曲线如图 5-17(b)所示。可见,随热循环次数增加,合金的马氏体相变温度基本保持不变,热 循 环 稳 定 性 得 到 极 大 的 改 善 。除 二 元 合 金 外 ,等 径 角 挤 压 Ti44Ni47N b9_ 、 TUuNUmHfi/8]与TiwjNiuPd uSc。./4*'〗合金的马氏体相变均表现出较粗晶合金更加优良的热循环稳定性。
热 循 环 对 TiNi基合金马氏体相变行为的影响主要与循环过程中引入的位错有关[43〗,这些位错主要用于补偿相变过程中由于马氏体与母相之间晶格常数的差异而导致的界面失配[44]。根据上述机制,可以 认为 改善 TiNi基合金马氏体相变热循环稳定性的途径之一是提高合金的屈服强度。因此,综合利用等径角挤压所赋予的细晶强化和位错强化等方式可以有效提高热循环稳定性。图 5-18(a)给出了不同热处理后热循环次数对等径角挤压丁丨49.21^ 5().8合金马氏体相变峰值温度(Mp)的影响[44】。可见,当热处理温度低于50(TC时, 温度基本不随热循环次数变化而变化。当热处理温度为600°C时 ,温 度 随 热 循 环 次 数 增 加 而下降,这与粗晶合金中的变化规律一致。
图 5-18(b)所示为不同热处理对等径角挤压 Ti492Ni5fl.8合金晶粒尺寸与应力诱发马氏体屈服强度的影响。结 合 图 5-18(a),可以推测存在一介于0.4〜3叫 之 间 的 临 界 晶 粒 尺 寸 ,当 TiNi合金的晶粒尺寸小于此临界尺寸,合金的马氏体相变具有优异的热循环稳定性。己有的研宄支持上述结 论 ,例 如 ,晶 粒 尺 寸 为 0.2〜 0.3啤 的 Ti50.3Ni49.7 合 金 阐 与 0.3〜 0 . 5 p m 的 TU22Ni49.8Hf8合金【8]均表现出良好的相变热循环稳定性。
等径角挤压对TiNi合金马氏体相变行为的影响可以归纳为以下4 点:①诱发 B2— R 相变;②降低马氏体相变温度;③增大马氏体相变滞后;④改善马氏体相变的热循环稳定性。需要注意的是,等径角挤压并不能诱发三元甚至四元丁^丨基合金的 B2— R 相变,如 Ti4 4 Ni4 7N W 10]、Ti4 2,2Ni4 9.*Hf8[8]与 U P d 25Sc0.5[42]合金。这可能与添加合金元素增大了 B2— R 相变的能量势垒有关。