TiNi形状记忆合金国军标薄板零件热处理工艺及疲劳性能
引言
TiNi形状记忆合金(Titanium-Nickel Shape Memory Alloy)在航空、航天、医疗等领域具有广泛应用。
TiNi形状记忆合金薄板零件的基本参数
TiNi形状记忆合金是一种能够在特定温度下恢复至预设形状的智能材料，具有优异的超弹性和记忆效应。以下是TiNi合金薄板零件的基本参数：
成分比例: Ti: 50-51% (原子百分比), Ni: 49-50% (原子百分比)
密度: 6.45 g/cm³
熔点: 1310°C
相变温度: 依照国军标要求，Austenite起始温度（As）为70°C，终止温度（Af）为85°C，Martensite起始温度（Ms）为35°C，终止温度（Mf）为25°C
硬度: HRC 30-40
热处理工艺
为了提升TiNi形状记忆合金薄板零件的机械性能和疲劳寿命，热处理工艺是至关重要的环节。常见的热处理工艺包括退火、淬火和时效处理。
退火处理:
目的: 消除内应力，细化晶粒，提高合金的塑性和韧性。
工艺参数:
温度: 700-800°C
时间: 30-60分钟
冷却方式: 空冷或水冷
淬火处理:
目的: 提高合金的硬度和强度。
工艺参数:
温度: 950-1000°C
保温时间: 10-15分钟
冷却方式: 水冷或油冷
时效处理:
目的: 提高合金的抗疲劳性能和记忆效应。
工艺参数:
温度: 400-500°C
时间: 1-2小时
冷却方式: 空冷
疲劳性能
TiNi形状记忆合金的疲劳性能是其在实际应用中至关重要的性能指标。经过优化的热处理工艺，TiNi合金薄板零件可以表现出优异的疲劳寿命。以下是疲劳性能的主要参数：
疲劳寿命:
高应力循环寿命: 在应力水平为400 MPa时，疲劳寿命可达到10^5次循环。
低应力循环寿命: 在应力水平为200 MPa时，疲劳寿命可超过10^6次循环。
疲劳裂纹扩展速率:
在室温下，裂纹扩展速率为10^-6 mm/cycle，随着温度的升高，裂纹扩展速率会有所增加，但总体保持在可接受范围内。
应力-应变行为:
经过适当热处理的TiNi形状记忆合金，表现出明显的超弹性行为。在应变水平为5%时，合金能够完全恢复至原始状态，且无永久变形。
