新型TiNiFeMo形状记忆合金性能研究

论文摘要

为满足TiNiFe的高强高压的使用要求,开发出一种具有低马氏体相变温度而强度较高的记忆合金接头材料是个实用性很强的研究方向。本文在TiNiFe中添加Mo元素,采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪对TiNiFeMo形状记忆合金的合金的组织形貌、晶体结构进行表征,采用低温电阻测试系统、电化学分析仪、INSTRON力学实验机等仪器设备测试了合金的相变特性、耐腐蚀性能。同时对TiNiFeMo合金丝及弹簧的双程记忆效应进行了初步研究。 扫描电镜分析结果表明,在TiNiFeMo铸态组织中,Mo原子完全固溶于TiNiFe内。由电阻/温度曲线分析合金的相变过程,发现Mo和Fe元素的加入,使TiNiFeMo合金出现中间相R相。降温相变过程为高温的B2母相→R相→B19’马氏体相,升温反之。 相变点是记忆合金的重要参数。研究了退火温度和热循环次数对记忆合金丝材相变点的影响。不同的退火温度对记忆合金丝R相变有一定影响,实验结果表明在350℃—750℃之间Rs随退火温度先降低后升高,650℃时Rs达最小值。随热循环次数的增加,合金R相变点有降低趋势,但变化不明显,具有循环稳定性。TiNiFeMo记忆合金丝R相变滞后十分小,小滞后使其非常适用于传感器,更适合做复合材料驱动丝。 采用浸泡法和电化学方法研究TiNi、TiNiFe、TiNiFeMo合金海水腐蚀性能。计算TiNiFeMo年腐蚀率1.857 e-4mm.a-1,腐蚀类型为完全耐蚀。电化学腐蚀实验测得阳极极化曲线,分析结果表明,合金TiNiFeMo耐腐蚀性优于TiNi、TiNiFe,对TiNiFe形状记忆合金管接头连接件进行应力腐蚀试验,在实验周期内,没有发生应力腐蚀现象。TiNiFe形状记忆合金管接头连接件符合使用要求。 合金丝材和弹簧采用热机械循环的训练方法,进行双程形状记忆效应训练。弹簧拉簧在液氮里马氏体状态下变形,训练20次后,双向记忆回复率为13.3%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.绪论
• 1.1 引言
• 1.2 形状记忆合金的基本特性
• 1.3 Ti-Ni形状记忆合金
• 1.3.1 Ti-Ni合金的相图
• 1.3.2 Ti-Ni合金的马氏体相变
• 1.3.3 Ti-Ni合金的力学行为
• 1.4 Ti-Ni-X三元形状记忆合金
• 1.4.1 第三元素对Ti-Ni合金马氏体相变温度的影响
• 1.4.2 第三元素对Ti-Ni合金性能的影响
• 1.5 Ti-Ni形状记忆合金的应用
• 1.6 形状记忆合金管接头
• 1.6.1 形状记忆合金管接头的性能要求及优点
• 1.6.2 形状记忆合金管接头的研究现状
• 1.7 本文研究的目的和主要内容
• 2.实验材料及方法
• 2.1 合金样品的制备
• 2.1.1 原材料
• 2.1.2 熔炼
• 2.1.3 热处理
• 2.1.4 锻造
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 相变点测试
• 2.2.2 金相组织观察
• 2.2.3 晶体结构分析
• 2.2.4 热处理及热循环对记忆合金丝材相变点的影响
• 2.2.5 腐蚀性能测试
• 2.2.6 合金丝材和弹簧双向记忆效应训练
• 3.实验结果与分析
• 3.1 TiNiFeMo性能表征
• 3.1.1 成分分析
• 3.1.2 测相变点
• 3.1.3 金相组织观察
• 3.1.4 晶体结构分析
• 3.1.5 扫描电镜分析
• 3.2 记忆合金丝材相变特性
• 3.2.1 退火温度对记忆合金丝材相变点的影响
• 3.2.2 热循环次数对记忆合金丝材相变点的影响
• 3.3 TiNi（Fe,Mo）记忆合金的腐蚀性能
• 3.3.1 海水浸泡腐蚀
• 3.3.2 电化学腐蚀
• 3.3.3 合金丝材和弹簧的双向记忆效应训练
• 3.3.4 丝材训练
• 3.3.5 弹簧训练
• 4.结论
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢
• 参考文献