Ti_Ni合金的案例
.: 納米晶Ti-44Ni-5Cu-1Al（at％）合金中穩定且良好的超彈性和彈
上發表了一篇題為“Stable and large superelasticity and elastocaloric effect in nanocrystalline Ti-44Ni-5Cu-1Al (at%) alloy”的文章。研究了Ti-44Ni-5Cu-1Al（at％）合金在各種熱機械處理中的超彈性行為和彈性熱效應。熱軋后在673K熱處理5分鐘，隨后的冷軋，樣品表現出優異的4.9％的超彈性應變，當最大拉應力為500MPa時，具有90MPa的小應力滯后。在絕熱條件下去除500MPa的應力時，該樣品還表現出溫度降低17K的大彈性熱效應。 在超過5000個機械循環中，觀察到超彈性應變和彈性熱效應沒有明顯的惡化。 在750MPa的拉伸應力下獲得的最大超彈性應變為6.8％。 透射電子顯微鏡觀察和拉伸應力下的原位X射線衍射分析表明，樣品的平均晶粒尺寸約為40nm，并且顯示出連續的B2-B19-B19'轉變。
【圖文導讀】
圖1 ：經過不同熱機械處理（HR，CR，CR673，CR873）后以10K / min的速率測量的Ti-44Ni-5Cu-1Al（at％）合金的DSC冷卻和加熱曲線。
圖2 ：不同熱機械處理（HR，CR，CR673，CR873）后Ti-44Ni-5Cu-1Al（at％）合金的電阻率的溫度依賴性。
圖3：不同熱機械處理的Ti-44Ni-5Cu-1Al（at％）合金的馬氏體轉變溫度和熱滯后。
展開 【論文介紹】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應
研究背景
形狀記憶合金被制成薄膜、泡沫或線材的形式時，在小型器件(如微機電系統或微執行器)中顯示出潛在的應用前景。在熱循環過程中，通過馬氏體相變產生的可逆自發形狀變化被稱為雙程形狀記憶效應(two-way shape memory effect, TWSME)。TWSME的機理通常歸因于立方相中各向異性或內應力的存在。把記憶合金制作的元件在外加應力作用下，反復加熱和冷卻。當合金加熱，恢復到它原來的形狀時，即可輸出力而做功。通常這種合金的雙程記憶效應，配上偏置彈簧制成各種驅動器。TWSME的強度和可逆性取決于樣品的微觀結構。目前，在傳感器中的應用主要是在熱循環應力作用下完成。Ti-Ni合金優異的TWSME已經得到了廣泛的研究，并在實際應用中得到了廣泛的應用。在Ni-Mn-Ga塊體單晶和多晶薄膜中也觀察到了TWSME，作為具有超細晶結構之一的Ni-Mn-Ga小尺寸纖維，因其特殊的尺寸和微結構特征表現出與塊體合金、薄帶及薄膜所不同的優異功能或有趣的物理現象，引起了學術界的廣泛興趣與關注。
展開 【論文介紹】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形狀記憶合金多晶纖維的雙程形狀記憶效應
研究背景
形狀記憶合金被制成薄膜、泡沫或線材的形式時，在小型器件(如微機電系統或微執行器)中顯示出潛在的應用前景。在熱循環過程中，通過馬氏體相變產生的可逆自發形狀變化被稱為雙程形狀記憶效應(two-way shape memory effect, TWSME)。TWSME的機理通常歸因于立方相中各向異性或內應力的存在。把記憶合金制作的元件在外加應力作用下，反復加熱和冷卻。當合金加熱，恢復到它原來的形狀時，即可輸出力而做功。通常這種合金的雙程記憶效應，配上偏置彈簧制成各種驅動器。TWSME的強度和可逆性取決于樣品的微觀結構。目前，在傳感器中的應用主要是在熱循環應力作用下完成。Ti-Ni合金優異的TWSME已經得到了廣泛的研究，并在實際應用中得到了廣泛的應用。在Ni-Mn-Ga塊體單晶和多晶薄膜中也觀察到了TWSME，作為具有超細晶結構之一的Ni-Mn-Ga小尺寸纖維，因其特殊的尺寸和微結構特征表現出與塊體合金、薄帶及薄膜所不同的優異功能或有趣的物理現象，引起了學術界的廣泛興趣與關注。
展開 【當期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專欄）
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000534
摘要：
Ni-Mn基磁性形狀記憶合金具有良好的溫度場和磁場誘發的形狀記憶效應、超彈性、磁熱效應、磁阻效應、彈熱效應、交換偏置效應等功能特性。作為一種新型多功能材料，有望應用于驅動器、傳感器等多個工程領域。本文詳細闡述了包含第二相的Ni-Mn基磁性形狀記憶合金的研究現狀，梳理和總結了第二相的形成及其對馬氏體相變、功能特性和力學性能的影響，提出了一些有待解決的問題，如第二相對包括磁性形狀記憶效應在內的磁功能特性的影響，并指出未來應著重于研究第二相形成與演化過程的熱力學/動力學因素，對第二相進行合理調控，從而優化合金功能特性。
關鍵詞 ：Ni-Mn基合金, 磁性形狀記憶合金, 第二相, 馬氏體相變
Ti-Ni-Hf高溫形狀記憶合金的研究進展
衣曉洋, 孟祥龍, 蔡偉, 王海振
2021, 49 (3): 31-40.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000531
摘要：
Ti-Ni-Hf記憶合金因具有高相變溫度、相對低廉的價格和高輸出功等諸多優點而成為最具潛力的高溫形狀記憶合金之一。然而，Ti-Ni-Hf記憶合金基體強度低，變形過程中易優先發生塑性變形，從而使其可實現的可恢復應變遠低于理論值。目前改善應變恢復特性的措施主要包括：熱機械處理（冷軋+退火）、合金化、時效處理、制備單晶合金等。研究表明，Ti-Ni-Hf合金的應變恢復特性與微觀組織結構密切相關。
展開 
【當期目錄】《材料工程》2021年3期目錄（形狀記憶合金專欄））
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000534
摘要：
Ni-Mn基磁性形狀記憶合金具有良好的溫度場和磁場誘發的形狀記憶效應、超彈性、磁熱效應、磁阻效應、彈熱效應、交換偏置效應等功能特性。作為一種新型多功能材料，有望應用于驅動器、傳感器等多個工程領域。本文詳細闡述了包含第二相的Ni-Mn基磁性形狀記憶合金的研究現狀，梳理和總結了第二相的形成及其對馬氏體相變、功能特性和力學性能的影響，提出了一些有待解決的問題，如第二相對包括磁性形狀記憶效應在內的磁功能特性的影響，并指出未來應著重于研究第二相形成與演化過程的熱力學/動力學因素，對第二相進行合理調控，從而優化合金功能特性。
關鍵詞 ：Ni-Mn基合金, 磁性形狀記憶合金, 第二相, 馬氏體相變
Ti-Ni-Hf高溫形狀記憶合金的研究進展
衣曉洋, 孟祥龍, 蔡偉, 王海振
2021, 49 (3): 31-40.
DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000531
摘要：
Ti-Ni-Hf記憶合金因具有高相變溫度、相對低廉的價格和高輸出功等諸多優點而成為最具潛力的高溫形狀記憶合金之一。然而，Ti-Ni-Hf記憶合金基體強度低，變形過程中易優先發生塑性變形，從而使其可實現的可恢復應變遠低于理論值。目前改善應變恢復特性的措施主要包括：熱機械處理（冷軋+退火）、合金化、時效處理、制備單晶合金等。研究表明，Ti-Ni-Hf合金的應變恢復特性與微觀組織結構密切相關。
展開 航空航天高性能制造，激光增材制造技術大有可為
以鋁合金為例，其特殊性質（低密度、低激光吸收率、高熱導率及易氧化性等）決定了其是激光增材制造的典型難加工材料。很多高性能合金較難通過激光增材制造工藝獲得預期的高性能，主要是因材料的成分物性等參數并非專門為激光增材制造而設計，難以適用于激光快速熔化凝固過程及高度非平衡冶金熱力學和動力學行為。
專用面向激光增材制造的Al-Mg-Sc-Zr合金可原位生成Al3(Sc,Zr)納米彌散強化相，成形件抗拉強度高于500 MPa，延伸率超過10%。新型研發的激光增材制造Ti-Cu合金可獲得細小等軸β-Ti晶粒，并具有很高的化學成分均勻性，成形件兼具高抗拉強度（867±8 MPa）和延伸率（14.9±1.9%），如圖1所示。對于激光增材制造高性能合金材料，全新的成分、物性、相變的設計及調控尤為重要，是提升增材制造構件力學性能及應用發展水平的物質基礎與保障。
圖1 激光增材制造TC4合金與Ti-8.5Cu合金顯微組織對比：（a）TC4合金呈粗大柱狀晶組織；（b）Ti-8.5Cu合金呈細小完全等軸晶組織
納米復合、原位增強及梯度界面設計是提升傳統金屬激光增材制造強韌化的有效途徑
制備陶瓷增強金屬基復合材料是傳統金屬強韌化的重要途徑之一。激光增材制造金屬基復合材料，在選材上突出“多相材料可設計性”，在增材制造工藝上強調“高可控性”，在使用成效上則凸顯“高性能/多功能”，這是增材制造技術的重要發展方向。
展開 基于abaqus的血管支架有限元模擬分析
主筋的材料模型選用Ti-Ni形狀記憶合金。相關材料的物理性能參數采用東北大學裴麗麗碩士論文《生物醫用TiNi形狀記憶合金的制備及性能研究》中相關性能參數。
2.3 血小板
血小板的單元采用顯示動力學縮減積分八節點單元C3D8R。網格劃分的單元尺寸為0.4mm。血小板的材料模型選用6項式超彈性模型，其中材料模型中D取0，材料具有不可壓縮性。
2.4 血管
血管的單元采用顯示動力學縮減積分八節點單元C3D8R。網格劃分的單元尺寸為0.5mm。血小板的材料模型選用Neo-Hookean超彈性模型。整個模型劃分網格的節點總數量為213067，單元的數量為146814。裝配體的劃分網格后的模型圖7所示。
圖7 裝配體的網格劃分結果圖
三、載荷及邊界條件
3.1 載荷
氣囊進入血管壁緊縮部位，對氣囊進行充氣，到一定壓力后保持，進而泄氣。因此，本文采用如下的加載方式：在0-0.03s之間，給氣囊內表面施加3.6Mp的壓力；在0.03~0.05s之間保持壓力3.6Mpa；從0.05~0.06s之間，壓力逐漸將為0。選用abaqus中的光滑幅值加載曲線。
3.2 邊界條件
固定血管的兩端，使其U1，U2，U3等于0。同時血管由于模型的對稱，在血管中間部位只存在徑向位移，因此需要約束血管中間面的軸向位移，為了加載這一邊界條件，在模型的建立中，需要對模型進行分割處理。
3.3 接觸的設置
在載荷分析的初始，設置主筋和連接筋為Tie連接，同時血小板和血管也為Tie連接。在第一步分析時，設置氣囊和血管支架、血管支架和血小板、氣囊和血小板為surface-to-surface 連接。算法采用罰剛度算法，滑移選用有限滑移。
展開 【科普系列】Fe基非晶粉末應用簡介
原文出處：
Fe基非晶合金粉末的研究進展（點擊“題目”可鏈接全文）
王海博，李春燕，李金玲，王順平，寇聲中
材料工程，2021，49（4）：34-51.
doi: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000953
【科普系列】鎂電池簡介
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【科普系列】基于片狀粉末冶金的石墨烯/鋁基復合材料過程控制與力學性能
【科普系列】Ti-Ni基形狀記憶合金的粒子輻照效應
展開 《Science Advances》：一種新型超輕、高強鎂合金！
這些材料包括Mg2Zn[12]，Mg10Al[12]，TZAM6620[20]，納米結構化MgCuY合金[54]，硬鋁[55]，Al-Li合金2050[56]，納米結構化的Al合金[54]，Ti6Al4V[20], Inconel 718[57], 層狀鎳鐵鈷合金[58], TWIP 鋼[59]、雙相鋼[59]、馬氏體鋼[57]、馬氏體時效鋼[57]、TRIP鋼[57] 和Ti50Ni47Fe3合金[60]。
(B)圖中圈出的兩種材料是通過濺射沉積途徑并以薄膜形式制備獲得的。
圖2. 淬火態LA147鎂合金低溫APT結果與相場模擬結果對比。
(A) 構建的 APT微柱，顯示了分布在BCC結構β相(紅色相)內的富Al區(藍色相)(通過6 at.%鋁等值面繪制)。
(B) LA147鎂合金和一系列調幅分解合金的時間溫度轉變圖。
(C) 圖(A)中提取的富Al區的底面視圖，顯示了調幅分解的特征形貌和晶體特征。
(D)和(E) 分別由 APT 數據和相場模擬結果生成的成分圖。
(F)和(G) Mg、Li 和 Al 分別在圖(D)和(E)中富Al區的一維濃度分布圖。
圖3. 鎂基二元固溶體的熱力學和電子特性。
(A) 體心立方Mg-Al/Li固溶體在不同溫度下的形成能量曲線。
(B，C，E) Mg65Al35和Mg65Li35固溶體分別在s帶、p帶和全帶上的角動量投影密度。
(D) Mg65Li35和Mg65Al35固溶體中Mg-溶質、溶質-溶質以及Mg-Mg的<-COHP>平均值。
圖 4. LA147鎂合金相變的原位同步XRD分析和相場模擬結果。
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