钛基金属间化合物作为高温形状记忆合金的研究动向

钛基金属间化合物作为高温形状记忆合金的研究动向

最近在美国航空航天局(NASA)展示了有可能用于喷气发动机部件的高温形状记忆合金，由此引发了对各种高温形状记忆合金的研究。其中有研究探讨了相变温度约为300℃的Ti-NiPt合金用于喷气发动机可变吸气口及减少噪声的排气装置上的可能性。此外还有相变温度为250℃的TiNiPdPt合金和相变温度为180℃附近的TiNiHf合金等的应用研究。这些研究均还处于试验阶段，但表明相变温度在300℃以下的形状记忆合金有可能获得应用。

为了提高TiNi合金的相变温度，进行了添加Hf、Zr等高熔点金属元素及Pt、Pd、Ir、Ru等铂族金属元素的试验研究。添加Hf和Zr可使TiNi合金的相变温度分别提高至400℃和250℃。TiNi合金添加Pd元素，在247℃可完全回复，但Pd元素添加量超过30%(原子分数)，则回复率急剧下降。还进行了对 TiNi合金的多元素添加试验研究。如Ti-15Ni-25Pd合金中添加10%的Cu(原子分数)，其Af为180℃，在600 MPa应力下的温度循环试验表明可达完全的回复。Ti-24.5Ni-25Pd中添加0.5%的Sc(原子分数)，其Af为207℃，在100 MPa应力下的温度循环试验表明可完全回复。还研究了Ti-49.5Ni-15Hf合金中添加15%的Nb(原子分数)，其在500 MPa应力下的温度循环试验表明可完全回复，可用于相变温度为230℃附件的记忆合金。

TiPd、TiPt合金的相变温度分别为570℃和1 000℃，而且它们的熔点高于TiNi合金，这有利于抑制高温扩散。另外，TiPd合金中Pd的成分范围为47% ～53%(原子分数)，TiPt合金中Pt的成分范围为46% ～53%(原子分数)，均比TiNi要宽，有利于B19相在室温下的稳定性。以TiPd、TiPt合金为基进行了添加第三元素Ir、Ru以及Zr的试验研究。结果表明，添加Zr可大大提高合金的形状回复率，如Ti-50Pd-5Zr合金在380℃下可获得100%的回复率。……