Nature Communications期刊发表千万次循环稳定大弹热新型块体TiNi合金设计
发布时间：2026-01-30
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- 2026-01-30
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- Nature Communications期刊发表千万次循环稳定大弹热新型块体TiNi合金设计
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同时具备大弹热效应和卓越抗疲劳性能的形状记忆合金是下一代固态制冷技术的关键候选材料。本文报道了一种通过受控定向凝固制备的织构化 TiNi 合金，其中引入了可控设计的 Ti₄Ni₂O 析出相；该材料在经历 1000 万次压缩循环后仍可实现高达 −15.9 K 的绝热温变。显微结构分析表明，合金由沿凝固方向取向的柱状 B2 晶粒组成，并且高密度 Ti₄Ni₂O 析出相均匀分布。材料表现出强烈的晶体学织构，在压缩载荷下可实现超过 6% 的相变应变，这一结果通过DIC进行了验证。原位加载 X 射线衍射证实，在外加应力作用下 B19′ 马氏体衍射强度持续增加；与此同时，原位冷却透射电子显微镜（TEM）观察到大量 B19′ 马氏体在 B2/Ti₄Ni₂O 界面处形核并逐步生长。高分辨 TEM 进一步揭示了这些界面处存在局域晶格畸变，从而促进了 B19′ 马氏体的定向且受限生长。这种渐进式相变机制在保持功能可逆性的同时，与织构–析出相协同构筑的微结构共同提升了材料的力学稳定性，从而赋予其超高的疲劳寿命。上述结果表明，具有定制化析出相结构的织构化 TiNi 合金在长期弹热应用中具有广阔前景，并为通过微观结构与织构工程开发高抗疲劳形状记忆合金提供了一种有效的设计策略。
材料学院博士生李旭、梁强龙副教授为论文共同第一作者，丁向东教授和梁强龙副教授为论文共同通讯作者。