退火工艺对冷轧TiNi合金晶粒尺寸的影响取决于合金成分、变形量等因素。例如，冷 轧 4 0 %的 Ti49.8Ni5a2合金中的非晶相在35(TC退 火 30min并未发生晶化转变[45]; 冷 拔 7 8 %的 Ti5QNi47Fe3合金中的非晶相在30(TC退 火 30min即发生晶化转变[46]» 轧 制 态 TiNi基合金的显微组织含有非晶相和残留的晶粒，退火时，非晶相发生晶化转变，而残余的晶粒长大，导致晶粒尺寸分布通常呈现双峰特征。图 6-13 所示为 冷轧Ti5oNi5Q合金在不同温度退火后的显微组织，冷轧变形量约为85% [36]。当 在 300°C退 火 l h 后，晶粒尺寸分布呈现双峰特点，冷乳后残余的纳米晶长大为 2 0 n m左右的晶粒，非晶部分则转变为尺寸约为5 n m 左右的纳米晶。这 与 K i m 等的研宄[34]不同，他们认为较大的晶粒来自于非晶转变。这可能与冷乳后形核位置的分布有关。如果冷轧后，非晶相内的缺陷、镶嵌其中的纳米晶等优先形核位置分布较为密集，则在随后的退火处理中，该非晶相可转变为尺寸较小的晶体相。当退 火 温 度 升 高 到 3501：，双峰特征更为显著，较 为 粗 大 的 晶 粒 尺 寸 集 中 在 30〜 8 0n m ,较为细小的晶粒尺寸约为5〜25nm。当退火温度继续升高到400°C, 合金中晶 粒 尺 寸 介 于 20〜 120nm。当 退 火 温 度 为 500°C时，合 金 的 晶 粒 尺 寸 介 于 0.2〜 0.6nm之间，冷轧变形量较大的合金的尺寸远小于变形量较小的合金。当退火温度升 高 到 70(TC，变形量对晶粒尺寸的影响微乎其微，晶粒尺寸约为 12nm。
冷 轧 Ti5()Ni5a合金在不同温度退火后的透射电子显微像冷轧变形量约为85%
工业生产 中TiNi合金丝材需经过变形量介于3 0 %〜5 0 %的冷拔处理，之后为恢复其功能特性，丝材需要在400〜500°C退 火 10〜60min。然而，现有的热处理方式并不能满足超长丝材大批量退火的要求，为此，研 宄 者 将 电 脉 冲退 火 引入 TiNi 合金的热处理工艺中。考 虑 TiNi合金自身电阻比较大的特点，因此电脉冲比较适合冷 加 工 TiNi合金的热处理[47，48]。图 6-14所 示 为 Ti49.2Ni5Q.8合金经电脉冲退火不同时间的显微组织[2]。合金的冷拔变形量为45%± 5%，电脉冲峰值功率为125W, 退火前对合金丝材施加4 0 0 M P a的应力。冷 拔 态 Ti49.2Ni5D.8合金的显微组织包括B2 母相、B 1 W马氏体相和非晶相，亚结构包含高密度位错和形变孪晶。电脉冲可以在短时间内使材料温度升高，并随之迅速冷却。电脉冲退火6ms、8ms、10ms时，合金的最高温度分别为55(TC、700°C、800°C»与冷拔态合金显微组织相比较，6ms 退火的合金发生回复，位错密度减小、B19'马氏体转变为B 2 相 、非晶相发生再结晶。8 m s和 10 m s 退火合金的微观微观演化规律基本一致，继续发生回复，晶格畸变区域减小，纳米晶的晶界变清晰等。图 6-15给出了更长电脉冲退火时间处理合金的显微组织[2】。当退火时间延长到1 2 m s时，合金的回复与再结晶过程主导了显微组织变化。此时的显微组织已经与普通矫直退火处理合金的类似。随退火时间延长，晶粒尺寸迅速增大，当 退 火 时 间 为 1 8 m s时，晶粒尺寸已经增加到1.2nm左右。电脉冲退火时间对合金晶粒尺寸的影响如图6-16所示 [2]。电脉冲退火的成功应用为精确控制TiNi基合金的显微组织，从而调控其功能特性提供了一种快速、便捷的技术手段。
冷拔 Ti492Ni5 M 合金经电脉冲退火不同时间的显微组织
Z h u 等 W 5()】研 宄 了 电 脉 冲 处 理 参 数 ，如 电 流 密 度 、频 率 和 时 间 对 冷 轧 Ti49.2Ni5().s合金显微组织的影响，具体的工艺参数如表6-2所示。冷轧合金表现出条带状显微组织。当 频 率 为 150Hz、时 间 为 15min时，冷轧合金发生再结晶，晶粒尺 寸 约 为 4 0 n m。随频率增加至250Hz、350Hz,合金的晶粒尺寸分别增大至280nm 与 1.95pm。上述工艺参数对合金微观组织的影响主要与髙密度电流对原子扩散、晶粒形核、再结晶和长大的影响有关。
冷轧Ti49.2Ni50.8合金的电脉冲处理参数