对Ti-Cr-Sn亚稳态β-钛超弹性单晶沿近<001>方向的变形行为进行原位观察

《Scripta Materialia》：In-situ observation of deformation behavior of a Ti-Cr-Sn metastable β-titanium superelastic single crystal along near <001> direction

　　

一林晋（Yilin Jin）|野平直树（Naoki Nohira）|原岛彩（Aya Harashima）|邱婉婷（Wan-Ting Chiu）|田原雅树（Masaki Tahara）|细田英树（Hideki Hosoda）

摘要

亚稳态β-Ti形状记忆合金在室温下表现出超弹性，但其可恢复的应变通常受到多变异马氏体转变和塑性的限制。本研究通过原位光学显微镜研究了接近[001]方向的Ti-2.5Cr-8.5Sn（原子百分比）单晶在循环压缩下的变形行为。将微观结构演变与应力-应变响应直接关联起来，发现变形过程分为两个阶段：首先是应力诱导的β→α″转变，随后在完全转变的马氏体中发生位错滑移。转变初期主要由某一特定马氏体变体主导，但随着载荷的进一步增加，多变异马氏体之间的相互作用和几何约束加剧，导致转变平台应力升高和残余应变累积。微观结构逐渐演变为单一变体的马氏体状态，随后在约897 MPa时发生塑性屈服。定量分析表明：转变应变约为5.5%，β相弹性约为1.6%，马氏体弹性约为2.4%。卸载过程中的应变恢复主要受逆向马氏体变体重定向的影响，而非逆向相变。