journal article·2026-03

Design of a Superelastic Alloy Uniting Large Functional Response and Exceptional Cyclic Stability

Pengfei Dang, Yutai Chen, Wei Gu, Yumei Zhou, Xiangdong Ding, Jun Sun, Dezhen Xue

Advanced Functional Materials· Volume 36· Issue 21
Publisher page

Abstract

Abstract The development of a Ni‐rich TiNiCu alloy that achieves both large functional output and exceptional cyclic stability, addressing a challenging trade‐off in shape memory alloy design, is reported. By tuning the Ni/Ti ratio, the B19 martensite phase is stabilized at low Cu concentrations, enabling a direct B2–B19 transformation with low thermal hysteresis and preserved processability. The optimized Ti 49.2 Ni 44.8 Cu 6 alloy exhibits a large adiabatic temperature change ( Δ T ad ) of 20.3 K, and high recoverable strain above 5% with low stress hysteresis. Thermal cycling shows negligible degradation in transformation temperatures and latent heat after 5000 cycles, while elastocaloric test reveals only a 2% drop in Δ T ad after 200 cycles. Superelastic testing on micropillars confirms stable recoverable strain of 4.3% after 10 6 cycles. These robust properties arise from two key design features: a compositionally tuned transformation pathway that promotes twinless B19 martensite formation with large spontaneous strain, and a nanocrystalline microstructure strengthened by residual dislocations and nanoprecipitates that suppress plasticity. This integrated design strategy offers a scalable route toward high‐performance TiNi‐based alloys, with promising potential for solid‐state cooling and superelastic medical applications.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Shape Memory Alloy Transformations · Elasticity and Wave Propagation · Thermoelastic and Magnetoelastic Phenomena

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials Xi'an Jiaotong University Xi'an 710049 China

Funding

National Key Research and Development Program of China · National Natural Science Foundation of China

References (100+)

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