通過優(yōu)化合金組成和制造工藝控制鈦基合金的性能

為了控制鈦基合金的性能，尤其是其形狀記憶性能，日本學(xué)者松木一弘從合金組成及制造工藝兩方面進(jìn)行優(yōu)化，取得了一定的研究成果。

合金組成的優(yōu)化是采用基于固體物理理論的合金電子參數(shù)的d電子合金設(shè)計(jì)理論。該理論的電子參數(shù)有兩種，一是過渡金屬元素的d軌道能級(jí)Md，二是結(jié)合次數(shù)Bo，表示原子間共價(jià)鍵的強(qiáng)度。對(duì)于M-Ti二元金屬間化合物，隨M含量的變化可作出以Md和Bo值為兩軸的結(jié)晶構(gòu)造圖。而在M-Ti二元合金中再添加合金元素時(shí)，合金的Md、Bo的平均值（Mdt、Bot）作為第1近似值。這樣可以作出添加不同合金元素的Ti-Ni系合金的Mdt-Bot圖。作者對(duì)50種組成的三元系TiNi合金作圖，推定了達(dá)成B2單相的組成范圍。并且可以推定，Bo值及Md的絕對(duì)值越高，合金的強(qiáng)度也將會(huì)越高。依據(jù)這種理論可以優(yōu)化合金組成。

制造工藝上，作者采用了冷坩堝懸浮熔鑄法（CCLM）。該方法使用了兩個(gè)線圈，上線圈用來加熱熔化金屬，下線圈用來懸浮金屬熔液，熔煉中熔融金屬不與水冷銅坩堝接觸，可消除外來污染，而渦流產(chǎn)生的強(qiáng)電磁攪拌力使合金元素間充分混合，可獲得均質(zhì)的熔池。

設(shè)計(jì)了Ti-49Ni-1Cr和Ti-49Ni-5Cr兩種合金，用上述制造工藝獲得了鑄件。組織分析結(jié)果表明，它們在鑄態(tài)和熱處理態(tài)（1273K×48h）的組織與Ti-50Ni合金沒有大的差異，為均質(zhì)單相的等軸組織。拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，Cr的添加使合金強(qiáng)度增加。高溫氧化試驗(yàn)也表明，Cr的添加可提高合金抗氧化性能。以上都與合金設(shè)計(jì)理論預(yù)測的性能相一致。