合金配方对镍钛形状记忆合金材料相变温度范围的影响摘要：提供了九种二元镍钛合

摘要：提供了九种二元镍钛合金的热分析数据和统计数据，范围从As=+95℃到As=-50℃ 。该材料是通过真空感应熔炼(VIM)随后进行真空电弧重熔(VAR)制成的。 VIM部件被捆绑起来制作VAR的电极。差示扫描量热法数据分析表明，转变温度参数Mf、Mp、Ms、As、Ap和Af的标准偏差受合金配方的影响。参数的标准偏差随着合金As的降低而增加。对合金规格提出了建议。
一、简介
Ni-Ti合金的化学性质和转变温度之间的关系已为人所知多年。 Melton在1990年展示了化学和热处理对转变温度的影响。转变温度对Ni:Ti比率非常敏感。请参阅图1 。

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图1.Ni-Ti合金的As温度。
富镍合金中第二相的析出使化学成分和转变温度之间的关系变得复杂。在低于800℃的温度下时效会析出富镍相，这些相会耗尽基体镍，从而提高合金的转变温度。 Nishida已经讨论了老化动力学。
抛开老化效应不谈，完全溶解合金的曲线对商业合金生产具有重要意义。在完全均匀的产品中，转变温度将是完全一致的。典型的商业产品表现出一定范围的转变温度。这意味着大的Ni-Ti锭中存在大约0.1%重量的化学变化。
考虑到转变温度与化学成分曲线的斜率变化，可以得出这样的假设：对于铸锭内化学成分的恒定变化，转变温度的变化将随着铸锭变得更富镍以实现更低的转变温度而增加。本文的目的是评估商业材料中转变温度的可变性。
多年来人们已经认识到， Ni-Ti合金的配方无法通过化学分析进行充分控制。因此直接测量转变性能。化学成分对合金性能非常重要，但化学分析不用于控制或指定产品。
自1997年以来， ASTM医疗器械材料分委员会一直在审查通过差示扫描量热法(DSC)对Ni-Ti合金进行的热分析。标准测试方法F2004于2000年发布供使用。目前正在开展工作以确定该测试方法的精度和偏差。为了支持这项工作， SpecialMetals进行了一系列耐用性测试以评估DSC的可重复性。该数据被用作评估不同生产合金数据的基础。
二、步骤
本分析中的所有数据均取自SpecialMetals从1995年到2003年通过真空感应熔炼(VIM)和真空电弧重熔(VAR)制造的生产钢锭。我们将此过程描述为捆绑VAR 。也就是说，用于VAR的电极是由VIM制造的几块零件构成的。捆绑提供了机会，通过抑制来自VIM过程的转变温度的可变性来优化VIM材料的利用。
DSC是在每个VIM炉次和加工过程中的关键步骤中完成的。 1995年，单个VIM炉重为14公斤，而用于VAR的电极重达800公斤。重新熔化的钢锭直径为300毫米。 2003年，单个VIM加热重量超过180Kg ， VAR电极重量超过1600Kg 。现在钢锭的直径为355毫米。在VAR之后，钢锭被热锻成矩形钢坯，经过调节、再加热并热轧成棒材或卷材。线材是从线圈中冷拉出来的。
上述合金老化效应需要仔细和一致的DSC样品制备。 SpecialMetals有固定的DSC步骤，包括样品制备、热处理和量热法。 SpecialMetals在各个方面都遵循ASTM标准测试方法，但线材样品的热处理时间除外。从1989年开始，用于线材的步骤的热处理时间更短。为了在一段时间内保持一致，我们没有改变热处理时间。
在完全退火状态下，我们用As表示二元合金。在As=+95℃和As=-50℃之间评估了九种合金。其中包括As=+95℃、+55℃、+30℃、+5℃、0℃、-10℃、-15℃、-25℃和As=-50℃ 。
审查每个数据集的离群数据点。例如，在VAR铸锭的最底部可能会出现较大的转变温度变化。这与宏观结构的变化有关。因此，从数据集中移除了底部钢坯或卷材底部的异常数据。