Acra mefoN. Vol. 34, No. 10, pp. 204S2051, 1986 oooi-6160186 $3.00~t0.00 Printed in Great Britain. All rights reserved Copyright c 1986 Pergamon Journals Ltd EFFECT OF THERMAL CYCLING ON THE TRANSFORMATION TEMPERATURES OF Ti-Ni ALLOYS S. MIYAZAKI, Y. IGOt and K. OTSUKA Institute of Materials Science, University of Tsukuba, Sakura-mura, Niihari-gun, Ibaraki 305, Japan (Received 6 January 1986) Abstract-The effect of thermal cycling on the transformation temperatures was investigated in TimNi alloys which were subjected to various types of thermo-mechanical treatments. In solution-treated specimens with various Ni-contents, the transformation temperatures were found to change with thermal cycling. However, in aged Ni-rich specimens and those annealed at a temperature lower than the recrystallization temperature after cold working, they were found to be constant even after thermal cycling. Transmission electron microscopy revealed that dislocations were introduced by thermal cycling in the solution-treated specimens and their density increased with increasing number of thermal cycles. However, in the specimens with constant transformation temperatures, no substantial change in the microstructures was observed with thermal cycling. On the basis of these results, it is concluded that the shift of the transformation temperatures with thermal cycling is due to the introduction of dislocations, but not due to any ageing effect nor due to a change in the degree of order during thermal cycling. R&urn&-Nous avons &tudi& l’influence d’un cyclage thermique sur les temp&ratures de transformation dans des alliages Ti-Ni soumis $ dill&rents types de traitements thermo-mkaniques. Dans des tchantillons mis en solution avec diverses teneurs en nickel, les temperatures de transformation variaient avec le cyclage thermique. Par contre, dans des tchantillons vieillis riches en nickel et dans des &chantillons recuits g une temperature infirieure B la tempkrature de recristallisation apr& tcrouissage, elles ttaient constantes mime apr&s cyclage thermique. La microscopic tlectronique en transmission a montrl que des dislocations Ctaient introduites par le cyclage thermique dans les t?chantillons trait& en solution et que leur densit& augmentait avec le nombre de cycles thermiques. Cependant, dans les tchantillons avec des tempkratures de transformation constantes, on n’observait pas de changement notable dans les microstructures aprts cyclage thermique. A partir de ces resultats, nous concluons que le changement des tempkratures de transformation avec le cyclage thermique est dii H l’introduction de dislocations, mais qu’il n’est dd ni B un effet de vieillissement, ni B un changement du degrC d’ordre au tours du cyclage thermique. Zusammenfassung-Der Einflul3 der thermischen Ermiidung auf die Umwandlungstemperaturen wurde an Ti-Ni-Legierungen in Abhiingigkeit unterschiedlicher thermo-mechanischer Behandlungen untersucht. In den liisungsbehandelten Proben mit unterschiedlichen Ni-Gehalten Hnderten sich die Umwandlungstem- peraturen mit der thermischen Ermiidung. In ausgelagerten Ni-reichen Proben dagegen, und in Proben, die nach Walzen bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationstemperatur ausgelagert wurden, waren die Umwandlungstemperaturen sogar nach thermischer Ermiidung konstant. Elektronenmikroskopisch wurde gefunden, dal3 durch thermische Ermiidung Versetzungen in die lijsungsbehandelten Proben eingefiihrt wurden, deren Dichte mit der Anzahl der thermischen Lastspiele wuchs. Dagegen wurde bei den Proben mit konstanten Umwandlungstemperaturen keine wichtige Anderung in der Mikrostruktur nach thermischer Ermiidung beobachtet. Aus diesen Ergebnissen wird gefolgert, daO die Verschiebung der Umwandlungstemperaturen mit der thermischen Ermiidung von den eingefiihrten Versetzungen herriihrt, jedoch nicht von irgendeinem Alterungseffekt oder einem Wechsel im Ordnungsgrad wlhrend der thermischen Ermiidung. 1. INTRODUCTION during thermal cycling, causing a change in trans- formation characteristics such as transformation tem- Among many shape memory alloys, Ti-Ni alloys are most frequently used for practical applications be- peratures. The presence of such irreversible processes cause of their outstanding mechanical properties. In is serious in applying a shape memory alloy for principle, the shape memory effect is associated with practical purposes. Thus, it is important to find the thermoelastic martensitic transformation and out the cause for the thermal cycling effect and to reverse-transformation. However, some irreversible suppress such irreversible processes during thermal processes cannot be avoided in the transformation, as cycling. described later. Irreversible processes are repeated In general, there are several irreversible processes affecting the transformation temperatures, as follows. (1) A change in the degree of order [l-3]. (2) Ageing tPresent address: Hitachi Electric Wire Company, effects [4-71. (3) Introduction of dislocations [S, 91. Tsuchiura, Ibaraki 305, Japan. The purpose of the present work is to find out which 2045 AM 14,10~~K