由于正交結(jié)構的α"相和體心立方結(jié)構的β相之間存在熱彈性馬氏體相變,導致Ti-Nb基合金具有形狀記憶功能和超彈性。目前已有很多關于傳統(tǒng)熔煉鍛造方法制備的Ti-Nb基合金形狀記憶性能的報道。相比于傳統(tǒng)方法,粉末冶金工藝不僅加工溫度較低,且可以近凈成形。關于粉末冶金法制備Ti-Nb基合金的報道很少。日本學者A. Terayame等人通過粉末冶金法制備了4種成分的Ti-Nb基合金(Ti-22Nb、Ti-22Nb-4Ta、Ti-22Nb-4Al和Ti-22Nb-4Sn,原子分數(shù)),并研究了第三組元及冷加工處理對Ti-Nb基合金形狀記憶功能的改善。
實驗首先將Ti粉、Nb粉及添加的第三組元粉末(Ta粉、Al粉、Sn粉)通過V型攪拌器充分混合,然后填入石墨模中進行真空脈沖電流壓力燒結(jié)。燒結(jié)前先進行預處理。預處理真空度為10 Pa,電流為500 A,脈沖間隔為30 ms,時間為30 s。燒結(jié)壓力為30 MPa,溫度為1 100 ℃,時間為20 min。然后對制備的Ti-Nb基合金進行1 100 ℃×24 min的真空固溶熱處理。僅對Ti-22Nb合金沿厚度方向進行變形量為95%的冷軋加工,然后進行600 ℃×10 min退火熱處理。研究表明,添加低熔點第三組元,可以有效增加燒結(jié)Ti-Nb基合金的密度。粉末冶金法制備的Ti-22Nb合金,經(jīng)固溶處理后其馬氏體相變起始溫度(Ms)比熔煉鍛造加工法制備的合金低。添加Al 元素可以改善Ti-Nb基合金的形狀記憶特性,并使其表現(xiàn)出超彈性。添加Sn和Ta元素可以細化TiNb基合金晶粒,并起到固溶強化的作用,從而改善合金的拉伸性能。粉末冶金法制備的Ti22Nb合金,經(jīng)軋制及退火處理后形成{0 0 1}β<1 1 0>β織構,從而表現(xiàn)出超彈性,而且在加熱/冷卻過程中表現(xiàn)出雙程形狀記憶功能,形狀記憶應變?yōu)?.23%。
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