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NiTi国内外研究现状

时间:2020-12-07 21:16:05  来源:  作者:

 

          NiTi合金是以发现具有形状记忆合金开始研究的,早在1963年,美国的海军W.J.Buehler等人在一次意外的实验上发现了该合金的特殊性能并随后对合金进行了研究,并证明NiTi合金的声阻尼性能与温度相关。这一年比勒等人通过进一步试验研究,发现近等原子比TiNi合金具有良好的形状记忆效应,并且报道了通过X射线衍射等实验的研究结果。以后NiTi合金作为商品进入市场,NiTi合金形状记忆合金的研究逐渐增多。

随后国外科研人员发现NiTi合金除具有形状记忆性、伪弹性、耐腐偿望外,还具有优异的耐磨性、抗空蚀性和抗冲蚀性等,应用领域涉及到航空、航天、运输、化学、医疗、能源、生活用品等。下面对NiTi合金性能研究现状作简单介绍。

1NiTi合金耐磨性早在1982年前苏联的科学家AKcEnoB从理论推导NiTi合金具有很好的耐磨性能,不过他未从实验中去验证这一理论概念。在20世纪末P.clayton等人开始对NiTi合金的抗磨损性能进行了实验研究,得出了NiTi合金的耐磨性能要优于普通的钢材料,并同时测试了NiTi合金在不同环境条件下的耐磨性,得出NiTi合金的磨损量都很小,最后他们分析了该合金在滚动和滑动条件下优异耐磨性能的产生原因。还有D.Y.LiR.Liu等在1998年通过NiTi合金和3040Cr18Ni9)不锈钢的对比性磨损试验,发现NiTi合金的耐磨损性能明显优于304不锈钢材料。随后,D.Y.Li利用深度敏感压痕技术Depth-Sensing Indentation,是一种较为简单的测试材料力学性质的方法之一,他利用此实验测试了NiTi材料的压痕深度与耐磨性,超弹性之间的关系,近年来H.e.Lin等做了Ni50Ti50Ni51Ti49两种合金进行耐磨性能分析,并分析了NiTi合金离子氮化涂层的耐磨性。随后对NiTi合金的耐磨性机理进行了分析,他们认为NiTi合金母相的产生的超弹性,主要原因为NiTi合金B2相热弹性马氏体相变、应力诱发马氏体相变及马氏体变体的自适应性部分而减轻了载荷并通过弹性变形把部分能量吸收掉,阻碍了塑性变形并减少了材料的磨损量,因此提高了NiTi合金的耐磨性能,发现经氮化处理后,在NiTi合金表面形成了NiTiTi2Ni金属间化合物的复合涂层,试验证明该涂层耐磨性优异。

2NiTi合金抗空蚀性步入21世纪时H.C.Lin[]通过对NiTi合金和3041Cr18Ni9钢)不锈钢的空蚀试验对比分析,证明了NiTi合金有优异的空蚀性能且明显优于304不锈钢。Hitoshi Hiraga等也在2000年研究了等离子喷涂加激光重熔NiTi合金涂层的空蚀性能,结果表明在Ni原子分数为60%左右时获得的NiTi涂层具有最好的空蚀性能。同时还发现,具有奥氏体结构的NiTi合金抗空蚀能力最好,NiTi2Ni3Ti这二种金属间化合物的存在会降低NiTi合金抗空蚀能力。Hitoshi Hiraga等人还对机械合金化后金属粉末与原始的粉末进行了试验分析,得出结论经机械合金化的粉末沉积效率高,涂层致密,与原始粉末喷涂涂层相比,涂层质量更高。

国内学者也在NiTi合金的耐磨性能方面做了不少实验研究,具体为,NiTi合金的形状记忆性,耐磨性,抗空蚀,抗冲蚀等性能方面的测试工作。

如金嘉陵等研究了NiTi合金的耐磨性,分析了不同条件下热处理、Ni含量不一样NiTi合金耐磨性的对比,还有NiTi合金与硬度较高的金属材料Co4538CrMoAl(氮化)的抗磨性能进行比较分析。得出了NiTi合金抗磨损性能较好的两种热处理工艺:

一种以1000℃+30分水冷淬火;和(1000℃/30分水淬+450℃/30分空冷)。在磨损的初期,在做固溶处理试样的磨损量略高于(固溶和时效同时进行)处理样品的磨损量。随着磨损距离的增加这种差异逐渐减小。金嘉陵分析得出的结论是:(aNiTi合金具有高弹性,在磨损机理中高弹性阻碍了塑性变形的近一步发生,使得磨损过程中磨损面的真实接触面积逐渐增大,减小了磨损。(bNii合金是B2相(母相)为体心立方有序结构的金属间化合物,低温相马氏体为B19型单斜结构,晶体中的滑移系较少,启动滑移应力水平较高。(cNiTi合金经400℃-500℃时效处理后呈弥散状析出的沉淀相起强化作用,它与基体保持共格关系,不易产生剥落,有利于提高合金的耐磨性能。还有柳伟等利用磁致伸缩仪对近等原子比NiTi合金的空蚀性能进行研究,发现NiTi合金的空蚀磨损量仅为0Crl3Ni5Mo不锈钢的2%左右,同样证明了NiTi合金具有优异的抗空蚀性能。徐久军等通过磁致伸缩激振式空蚀试验机研究了爆炸喷涂NiTi涂层的空蚀性能,结果表明,经过热处理的NiTi涂层具有更好的空蚀性能。紧接着徐久军等对Ti50.94%NiCrl3不锈钢在砂水混合物中冲蚀性能的对比性试验。砂蚀试验结果表明NiTi合金在砂蚀磨损条件下具有良好的冲蚀性能。认为NiTi合金的弹性变形能力与一般金属不同,表现出一种特殊的机敏摩擦学特性,这种特性有利于NiTi合金抗砂蚀磨损性能的提高]。刘一梅等利用磁致伸缩激振穴蚀装置试验了NiTi合金的耐穴蚀性,发现在相同的穴蚀条件下,NiTi涂层的抗穴蚀能力优于CuZnAl合金,最后通过热处理NiTi涂层与未热处理涂层进行对比分析得出热处理后涂层优异。


 

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