Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和形变特性研究

Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和形变特性研究

论文摘要

用光学显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪、示差扫描量热仪和拉伸试验机,研究了不同热处理态Ti-50.8Ni形状记忆合金的显微组织、相变行为、形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)特性,结果表明:Ti-50.8Ni合金室温组成相为R相和母相,呈现SME+SE特性。随退火温度(Ta)升高,冷变形Ti-50.8Ni合金的显微组织由纤维状逐渐转变为等轴状。300-500℃时效态Ti-50.8Ni合金中存在Ti3Ni4析出物,随时效温度升高或时效时间(tag)延长,析出物形貌的演变规律为:细小颗粒状→薄片状→透镜状→粗片状。随Ta升高,Ti-50.8Ni合金冷却/加热相变类型由A→R→M/M→R→A型两阶段可逆相变逐渐过渡为A→R→M/M→A型相变进而转变为A→M/M→A一阶段可逆相变(A-母相, R-R相,M-马氏体);R相变温度TR降低,M相变温度TM升高,M相变热滞ΔTM下降,R相变热滞ΔTR(约4℃)变化不大。随退火保温时间(tan)延长,400℃退火态Ti-50.8Ni合金发生A→R→M/M→R→A型两阶段可逆相变;500℃退火态合金的相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→M/M→R→A型变化;400℃和500℃退火态合金的M和R相变温度缓慢升高并趋于稳定,且TR400>TR500,TM500>TM400,ΔTM400>ΔTM500>>ΔTR400≈ΔTR500≈4℃。随Ta升高,Ti-50.8Ni合金应力-应变曲线的应力平台先降低后升高,断裂应力先升高后降低;合金特性由SME变为SE。随tan的延长,400℃退火态Ti-50.8Ni合金的平台应力先降低后升高;500℃退火态合金的平台应力降低;400℃和500℃退火态合金均表现出良好的形状记忆效应。随Ta升高,Ti-50.8Ni合金弹簧的特性由由SME+SE变为SE;随Ta和应力-应变循环次数增加,合金弹簧的应变恢复率减小,循环次数超过100次后衰减幅度减小。随时效时间tag延长, 300℃时效态Ti-50.8Ni合金冷却/加热时发生A→R→M/M→R→A型两阶段相变; 400℃时效态合金的相变类型由A→R→M/M→R→A型向A→R→M/M→A型转变;500℃时效态合金在冷却/加热过程中发生A→R→M/M→A型相变;M和R相变温度升高。TM 500> TM 400> TM 300,T R400> T R300> T R500,ΔTM400>ΔTM500>ΔTM300,ΔTR300>ΔTR400。随时效温度升高,Ti-50.8Ni合金应力-应变曲线平台应力降低,合金特性由SE向SME转变。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 形状记忆合金概述
  • 1.2 形状记忆合金的理论基础
  • 1.3 形状记忆合金性能的影响因素
  • 1.3.1 合金成分
  • 1.3.2 热处理
  • 1.3.3 冷变形量和热机械训练
  • 1.3.4 其他因素
  • 1.4 几种常见的形状记忆合金
  • 1.5 形状记忆合金的应用
  • 1.5.1 医疗
  • 1.5.2 工业生产
  • 1.5.3 建筑工程
  • 1.6 形状记忆合金发展方向
  • 1.7 本文研究的目的及主要内容
  • 1.7.1 理论依据
  • 1.7.2 研究目的
  • 1.7.3 主要研究内容
  • 第2章 实验材料及实验内容
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 研究方法和技术路线
  • 2.3 热处理工艺
  • 2.4 合金的组织及加热氧化行为分析实验
  • 2.5 合金的室温相组成分析实验
  • 2.6 合金的相变行为分析实验
  • 2.7 合金组织的透射电镜分析实验
  • 2.8 合金丝材形变行为分析实验
  • 2.9 合金弹簧形变行为分析
  • 第3章 退火工艺对 Ti-50.8Ni 形状记忆合金相变和形变特性的影响
  • 3.1 前言
  • 3.2 退火温度(Ta)对 Ti-50.8Ni SMA 相变与形变特性的影响
  • 3.2.1 合金的加热氧化特性
  • 3.2.2 合金的组织形态
  • 3.2.3 合金的相变特性
  • 3.2.4 合金丝材的室温拉伸形变特性
  • 3.2.5 合金弹簧的形变特性
  • 3.2.6 合金弹簧循环应力-应变行为
  • 3.2.7 本节小结
  • 3.3 退火时间对Ti-50.8Ni 形状记忆合金形变和形变特性的影响
  • 3.3.1 合金的组织形态
  • 3.3.2 退火时间对合金相变特性的影响
  • 3.3.3 退火时间对合金丝拉伸特性的影响
  • 3.3.4 本节小结
  • 第4章 时效处理对 Ti-50.8Ni 形状记忆合金相变和形变特性的影响
  • 4.1 前言
  • 4.2 时效时间对Ti-50.8Ni 合金组织的影响
  • 4.3 时效对Ti-50.8Ni 合金相变特性的影响
  • 4.4 Ti-50.8Ni 合金透射电子显微组织分析
  • 4.5 时效时间对Ti-50.8Ni 合金应力-应变曲线的影响
  • 4.6 时效时间对Ti-50.8Ni 合金形状记忆效应的影响
  • 4.7 时效温度对Ti-50.8Ni 合金应力-应变曲线的影响
  • 4.8 时效温度对Ti-50.8Ni 合金形状记忆效应的影响
  • 4.9 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间学术成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].热处理对Ti-50.8Ni合金相变行为和拉伸性能的影响[J]. 材料开发与应用 2009(01)
    • [2].退火工艺对Ti-50.8Ni形状记忆合金相变和低温形变特性的影响[J]. 热加工工艺 2010(18)
    • [3].Ti-50.8Ni合金的相变、形状记忆和超弹性特性[J]. 稀有金属材料与工程 2011(08)
    • [4].时效和冷却速度对纳米结构Ti-50.8Ni相变影响[J]. 金属功能材料 2017(03)
    • [5].矫直温度对Ti-50.8Ni超弹性合金丝材相变行为及力学性能的影响[J]. 金属热处理 2014(12)

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