首页> 正文

时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的相变和力学行为

2020-11-28阅读(103)

时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的相变和力学行为

论文摘要

本文采用扫描电镜观察、透射电子显微分析、X射线衍射分析、示差扫描热分析、交流磁化率测试、室温压缩试验及磁感生应变测量等方法系统研究了Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix （x=0, 0.5, 2, 3.5, 5, 8）合金时效析出行为、相变行为、力学行为和磁学特性,阐明了时效过程中组织演化规律及其对马氏体相变温度、力学性能和磁感生应变的影响规律,揭示了时效改善合金力学性能的微观机制。研究表明,固溶处理的Ni-Mn-Ga-Ti合金室温为四方结构5M马氏体。在773K-1173K范围内时效,基体中弥散析出六方结构的Ni3（Ti,Mn,Ga）相。Ni-Mn-Ga-Ti合金在加热和冷却过程中发生一步热弹性马氏体相变,随Ti含量的增加,相变温度升高。时效处理对合金的相变温度有显著影响。当时效时间为3h时,相变温度随时效温度的升高先降后升,在973K时达到最小值;当时效温度为873K时,相变温度随时效时间的延长而降低。这是因为富Ni的Ni3（Ti,Mn,Ga）相的析出,改变了基体中Ni含量所致。试验结果表明,随Ti含量增加,合金的断裂强度及断裂应变先增后降,在Ti含量为5at.%时达到最大值。合适的时效处理显著改善Ni53Mn23.5Ga23.5-xTix合金的力学性能。在823K-1173K温度区间3h时效时,合金的断裂强度和断裂应变均随时效温度的升高先增加后降低。在873K时效时,Ni-Mn-Ga-Ti合金的断裂强度和断裂应变均随时效时间的延长而降低,经873K/0.5h时效后,断裂应变达到最大值11.9%,比Ni-Mn-Ga合金高1倍以上。经873K/3h恒应变约束时效处理Ni53Mn23.5Ga18.5Ti5合金的断裂强度高达1403MPa。时效改变了合金的断裂方式,固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的断口形貌呈现脆性沿晶断裂特征;随时效温度的升高或时间的延长,断裂方式逐渐转变成穿晶断裂,断口上存在较多的韧性撕裂棱;当时效温度高于973K时,合金的断口形貌为沿晶剥离,导致脆性增大,其原因在于析出相在晶界面上的数量增多、尺寸增大。固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的居里温度及饱和磁化强度均随Ti含量的增加而近线性降低;其居里温度随时效温度的升高先降低后升高,在973K时为最低值;而饱和磁化强度随时效温度的升高而略有下降。研究发现,合金的磁感生应变量随Ti含量的增加而下降,时效及热机械训练均可显著能提高合金的饱和磁感生应变量,其微观机制在于:合金在时效过程中形成弥散共格Ni3（Ti,Mn,Ga）析出相,在基体中产生共格应力场,在冷却发生马氏体相变时,处于有利取向的马氏体变体首先形核、长大,室温形成择优取向的马氏体,显著提高合金的饱和磁感生应变量。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变
  • 1.2.1 母相和马氏体的晶体结构
  • 1.2.2 Ni-Mn-Ga合金马氏体相变的影响因素
  • 1.3 时效对Ni-Mn-Ga 合金的马氏体相变的影响
  • 1.3.1 Ni-Mn-Ga合金的马氏体态时效
  • 1.3.2 Ni-Mn-Ga合金的奥氏体态时效
  • 1.4 Ni-Mn-Ga 合金的力学行为
  • 1.4.1 Ni-Mn-Ga合金的时效硬化
  • 1.4.2 Ni-Mn-Ga合金的压缩变形行为
  • 1.4.3 合金元素对Ni-Mn-Ga合金的压缩变形行为的影响
  • 1.5 Ni-Mn-Ga合金的磁感生应变
  • 1.6 选题意义及主要研究内容
  • 1.6.1 选题意义
  • 1.6.2 主要研究内容
  • 第2章 材料制备与试验方法
  • 2.1 材料制备及热处理
  • 2.2 相变温度的测量
  • 2.3 组织结构分析
  • 2.4 力学性能测试和断口分析
  • 2.5 磁性能及磁感生应变测量
  • 第3章 Ni-Mn-Ga-Ti合金的时效析出行为
  • 3.1 引言
  • 3.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的显微组织与相结构
  • 3.2.1 固溶温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金显微组织的影响
  • 3.2.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的显微组织结构
  • 3.3 Ni-Mn-Ga-Ti合金时效析出过程
  • 3.3.1 析出相的确定
  • 3.3.2 Ni3（Ti,Mn,Ga）相的时效析出过程
  • 3.3.3 Ti含量对Ni3（Ti,Mn,Ga）相的影响
  • 3.4 Ni-Mn-Ga-Ti合金的约束时效析出过程
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的马氏体相变
  • 4.1 引言
  • 4.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的马氏体相变
  • 4.2.1 固溶温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体相变的影响
  • 4.2.2 Ti含量对Ni-Mn-Ga-Ti合金的马氏体相变影响
  • 4.2.3 热循环对固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金热稳定性的影响
  • 4.3 时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体相变的影响
  • 4.3.1 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体相变的影响
  • 53Mn23.5Ga(23.5-xTix合金马氏体相变的影响'>4.3.2 时效时间对Ni53Mn23.5Ga(23.5-xTix合金马氏体相变的影响
  • 4.4 约束时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体相变的影响
  • 4.4.1 约束时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金显微组织的影响
  • 4.4.2 约束时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体相变的影响
  • 4.4.3 约束时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金马氏体形貌及亚结构影响
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的力学行为
  • 5.1 引言
  • 5.2 时效硬化
  • 5.2.1 固溶温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金显微硬度的影响
  • 5.2.2 时效温度和时间对Ni-Mn-Ga-Ti合金显微硬度的影响
  • 5.3 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的力学性能
  • 5.3.1 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的压缩变形行为
  • 5.3.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的断口形貌
  • 5.4 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金力学性能的影响
  • 5.4.1 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金压缩变形行为的影响
  • 5.4.2 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金断口形貌的影响
  • 5.5 时效时间对Ni-Mn-Ga-Ti合金力学性能的影响
  • 5.5.1 时效时间对Ni-Mn-Ga-Ti合金压缩变形行为的影响
  • 5.5.2 时效时间对Ni-Mn-Ga-Ti合金断口形貌的影响
  • 5.6 约束时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金力学性能的影响
  • 5.6.1 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金压缩变形行为的影响
  • 5.6.2 时效温度对Ni-Mn-Ga-Ti合金断口形貌的影响
  • 5.7 本章小结
  • 第6章 时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的磁学特性
  • 6.1 引言
  • 6.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的磁学特性
  • 6.2.1 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的居里温度
  • 6.2.2 固溶Ni-Mn-Ga-Ti合金的磁化强度
  • 6.3 时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金磁学特性的影响
  • 6.3.1 时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金居里温度的影响
  • 6.3.2 时效对Ni-Mn-Ga-Ti合金磁化强度的影响
  • 6.4 Ni-Mn-Ga-Ti合金的磁感生应变
  • 6.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 个人简历

    • 相关论文文献

    • [1].高熵合金的制备方法及其应用进展[J]. 航空制造技术 2019(22)
    • [2].低合金钛卷应用与展望[J]. 科技创新与应用 2019(36)
    • [3].各类高熵合金的研究进展[J]. 功能材料 2019(12)
    • [4].高熵合金抗氧化性能研究现状及展望[J]. 材料导报 2019(S2)
    • [5].镁铝钆合金在空气中的氧化与燃烧[J]. 稀有金属材料与工程 2019(12)
    • [6].含稀土铂基合金的性能研究进展[J]. 贵金属 2019(S1)
    • [7].高熵合金的力学性能及功能性能研究进展[J]. 材料热处理学报 2020(01)
    • [8].影响6005A合金剥落腐蚀性能的因素研究[J]. 铝加工 2020(01)
    • [9].高熵合金的耐蚀性与耐磨性研究进展[J]. 热加工工艺 2020(06)
    • [10].轻质高熵合金的研究进展与展望[J]. 稀有金属材料与工程 2020(04)
    • [11].高熵合金的热处理综述[J]. 材料热处理学报 2020(05)
    • [12].国内高熵合金制备技术的发展现状[J]. 科技经济导刊 2020(10)
    • [13].高熵合金激光选区熔化研究进展[J]. 钢铁研究学报 2020(06)
    • [14].浅析合金成分及时效工艺对6082合金的影响[J]. 福建冶金 2020(04)
    • [15].多组元高熵合金制备方法的研究现状[J]. 有色金属工程 2020(06)
    • [16].高熵合金——打破传统的新型高性能多主元合金[J]. 中国资源综合利用 2020(08)
    • [17].微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定718合金中铝钴钛钒磷钨六种元素[J]. 湖南有色金属 2020(04)
    • [18].增材制造技术制备高熵合金的研究现状及展望[J]. 材料导报 2020(17)
    • [19].立方晶体结构高熵合金在低温条件下的力学行为研究进展[J]. 稀有金属材料与工程 2020(09)
    • [20].高熵合金材料研究进展（英文）[J]. Science China Materials 2018(01)
    • [21].高熵合金的研究进展[J]. 中国重型装备 2017(03)
    • [22].Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr合金的淬火敏感性[J]. 中南大学学报(自然科学版) 2017(09)
    • [23].体内外实验评估Mg-6Zn合金对肠上皮细胞紧密连接的影响（英文）[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015(11)
    • [24].高熵合金制备方法进展[J]. 热加工工艺 2014(22)
    • [25].4J29合金金相组织和力学性能的研究[J]. 机电元件 2015(04)
    • [26].高压处理对Cu-50.84Cr-0.48Al合金热扩散系数和热膨胀性能的影响[J]. 稀有金属 2013(05)
    • [27].《铁的冶炼、合金》教学设计与点评[J]. 中学教学参考 2010(26)
    • [28].轻质高熵合金的研究现状与发展趋势[J]. 材料导报 2020(19)
    • [29].热处理对Mg-11Gd-3Y-0.6Ca-0.5Zr合金显微组织和腐蚀行为的影响[J]. 材料导报 2020(20)
    • [30].高熵合金制备及热处理工艺研究进展[J]. 金属热处理 2020(10)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    时效Ni-Mn-Ga-Ti合金的相变和力学行为
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5