Nitinol 材料特性

Nitinol 镍钛的特性，包含晶相、拉伸性能、shape memory、相关法规等知识，希望这份脑图会对你有所帮助。

Nitinol

• Austenite
  • parent phase : 5peaks 100, 110*，200, 211*，300*
  • Simple cubic（B2，Pm3m）
  • stable at high temperature
  • orderd
• Martensite
  • daughter phase: 9peaks 001，011,002,111,020,111,202,220,104
  • Monoclinic (B19', P21/m)
  • Inherits order
  • Stable at low temperatures
• R-Phase: Another Martensite
  • P3,α ~ 89°
  • 奥氏体-热诱导或应力诱导-R相-降温-奥氏体-马氏体
• Austenite-to-Martensite Transformation
  • Homogeneous lattice strain
  • Inhomogeneous lattice-invariant strain
    • Twinning
      • Twinning,Twin Plane
• shape memory
  • Thermal memory：单晶马氏体-加热-奥氏体-冷却-孪晶马氏体-变形-单晶马氏体
  • Temperature
    • hysteresis: T 升高， As -Af；T降低，Ms-Mf
    • MEASUREMENT
      • DSC: Differential Scanning Calorimetry
      • Bend-Free Recovery: Cool sample and bend to 2% strain, per ASTM F2082
        • Increasing Strain ：2% 保持不变，>2%，Af 同步提升
        • Increasing Load Increases: As/Af 与 load 成正比
      • DSC和BFR比较：
        • DSC-As < BFR-As <BFR-Af <DSC-Af
        • DSC更稳定
• Superelasticity
  • Mechanical memory：STRESS-INDUCED MARTENSITE
    • 奥氏体-变形-单晶马氏体-回弹-奥氏体
• TENSILE BEHAVIOR
  • Af> Test Temperature , 孪晶马氏体- 过渡-单晶马氏体
  • Af< Test Temperature, 奥氏体-过渡-单晶马氏体
  • Af<< Test Temperature ，奥氏体
  • Stress vs Test Temperature
    • T升高，UTS 降低，上平台升高，下平台（维持0-升高）
  • Remnant Strain vs. Temperature
    • dσ/dT= −ΔH/（ε0*T）Clausius-Clapeyron
    • Superelastic Window , Remnant Strain 接近0%。
    • 提高Af ，Superelastic Window右移。反之，左移
  • Modulus vs. Test Temperature
    • Modulus vs. Test Temperature ：低温（如0℃以下）时保持不变，超过某温度急剧升高
  • Elongation vs. Test Temperature
    • Elongation vs. Test Temperature：~100℃保持恒定，大于100℃急剧降低
  • Af 的影响
    • UPS和LPS，随Af降低而升高（测试温度37度）
    • UP长度，随着Af升高而变短。（奥氏体完全应力诱导马氏体的稳定性）
  • △T=Tt-Af 的影响
    • UPS和LPS，随△T升高而升高，斜率与Clausius-Clapeyron公式相关
  • Deformation Mode 影响
    • Effect of Deformation Mode：有影响，纯弯曲UPS/LPS比拉伸高
• 法规
  • ASTM F2005: Terminology
  • ASTM F2063: Wrought Nitinol
  • ASTM F2004: DSC Testing
  • ASTM F2082: BFR Testing
  • ASTM F2516: Nitinol Tensile Testing
  • ASTM F2129: Corrosion Testing
  • ASTM F2633: Nitinol Tubing
  • ASTM E3097:Constant Force Thermal Cycling
  • ASTM E3098: Free Recovery