Ti-Ni-Fe形状记忆合金中具有宽温度范围的准线性超弹性

《Scripta Materialia》：Quasi-linear superelasticity with a wide temperature window in a Ti-Ni-Fe shape memory alloy

一种新型纳米结构TiNiFe形状记忆合金在宽温区（-170至-10°C）表现出优异的准线性超弹性，其完全可恢复拉伸应变达5-7%，临界应力500-900MPa，温度敏感性低至1.49MPa/°C，耗散能小于10J/cm3。通过冷加工结合低温退火制备纳米晶结构，发现B2→B19′相变的热力学稳定性增强和动力学路径转变是实现宽温超弹性的关键机制。

　　

曾毅|肖飞|侯瑞航|左顺贵|周颖|金学军

上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室，东川路800号，上海200240，中国

摘要

在先进应用中，具有高强度和宽温度范围内大弹性应变的材料需求量很大。我们报道了一种纳米结构的Ti₅₀Ni₄₄Fe₆（原子百分比）形状记忆合金线材，其表现出优异的准线性超弹性特性：具有较大的完全可恢复的拉伸应变（5 ～ 7 %）、较高的转变临界应力（500 ～ 900 MPa）、较低的温度敏感性（1.49 MPa/°C）以及在宽低温范围（-170 ～ -10 °C）内极小的滞后现象（<10 J/cm³），这些性能均超过了大多数传统形状记忆合金。该纳米晶体结构是通过冷拔后进行低温退火获得的。系统研究了温度和应力诱导的B2→B19′马氏体转变行为，发现其宽温度超弹性源于奥氏体相的热力学稳定性增强以及转变动力学从一级转变为类似高阶转变的过程。

部分内容摘录

CRediT作者贡献声明

曾毅：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原始稿，可视化处理，方法学研究，数据分析，数据整理。肖飞：撰写 – 审稿与编辑，指导工作，资金筹集，概念构思。侯瑞航：撰写 – 审稿与编辑，验证结果，数据分析，数据整理。左顺贵：撰写 – 审稿与编辑，方法学研究。周颖：撰写 – 审稿与编辑。金学军：指导工作，资金筹集，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了国家自然科学基金（项目编号：52571227/52031005）的支持。同时，还得到了上海市自然科学基金（项目编号：24ZR1438200）、上海航天技术研究院联合研究基金（项目编号：USCAST2023-19）以及设备开发部门惠妍行动计划（项目编号：5D3D1365）的资助。