冷变形和热处理对TiNiCr形状记忆合金超弹性影响的研究

论文摘要

本文以TiNiCr形状记忆合金为研究对象,着重研究了不同的冷变形、中温处理以及时效处理对该记忆合金超弹性的影响。试验通过恢复率试验、拉伸试验和对显微组织照片的观察,研究了不同的冷轧变形量对TiNiCr形状记忆合金超弹性和显微组织的影响。试验表明,TiNiCr形状记忆合金的弹性随着冷轧变形量的增加而增加,当冷轧变形量达到30%之后,弹性的增加不明显,单纯的冷变形不能使TiNiCr达到完全的非线性超弹性;同时对不同的冷变形量对TiNiCr形状记忆合金超弹性的稳定性作了阐述;试验同时表明了冷变形会使TiNiCr产生一种马氏体变体,当变形量达到27%时,这种马氏体变体的体积随着变形量的增加而长大,而马氏体变体的错乱程度随变形量的增大一直在增加。同时利用WOW—10微机控制电子式万能拉伸试验机和D/max2500PC全自动X射线衍射仪对中温处理之后TiNiCr形状记忆合金超弹性进行了研究。研究发现试样的弹性受热处理影响显著,在不同的温度下呈现出不同的超弹性曲线。试验表明不同的热处理温度和保温时间对合金超弹性有很大的影响,随着加热温度和保温时间的增加,弹性先增强后减弱;TiNiCr形状记忆合金在430℃的退火温度下,保温10min-20min可以呈现出良好的完全非线性超弹性。XRD试验证明,经过热处理的试样会析出强化相Cr3Ni2。该相峰在430℃保温20min时达到极值,之后随着温度的增加和保温时间的增长都会降低,在拉伸试验中证明在该热处理工艺下试样的超弹性达到极值。通过对热处理后试样的金相组织的观察,发现试样在热处理后存在热弹性马氏体。当退火温度增加时,马氏体数量减少,交织的程度降低,母相的强化效应减弱,超弹性效应遭到破坏。为更好的配合生产,在提高材料的加工性能的同时提高材料的使用性能,我们通过拉伸试验研究了不同的时效工艺对TiNiCr形状记忆合金超弹性的影响程度。试验曲线显著的表明,经过时效处理的试样在较低的温度（小于720℃）下,随着试样保温时间的增长,其弹性慢慢增加;但时效处理温度过高时,随温度和保温时间的增加试样的弹性不再继续增加。试样在经过680℃保温60min后,再经过中温热处理（430℃保温20min）可以呈现完全的非线性超弹性。低于和高于该温度的热处理工艺得到的试样都不能呈现完全的非线性超弹性。与中温处理的试样相比,当试样都呈现完全的非线性超弹性时,拉伸曲线的环形面积有所提高,试样吸收弹性能的能力增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 形状记忆合金的概述
• 1.2 形状记忆合金的记忆效应和超弹性
• 1.2.1 热弹性马氏体
• 1.2.2 形状记忆效应
• 1.2.3 形状记忆合金的超弹性
• 1.2.4 形状记忆效应和超弹性之间的关系
• 1.3 形状记忆合金性能的影响因素
• 1.3.1 合金成分的影响
• 1.3.2 热处理的影响
• 1.3.3 冷变形对记忆合金超弹性有显著的影响
• 1.4 常见形状记忆合金的种类及其主要特点
• 1.4.1 TiNi基形状记忆合金
• 1.4.2 Cu基形状记忆合金
• 1.4.3 Fe基形状记忆合金
• 1.5 形状记忆合金的应用
• 1.5.1 记忆合金应用概况
• 1.5.2 TiNiX形状记忆合金超弹性的应用
• 1.6 TiNiX记忆合金超弹性的研究现状
• 1.7 本文研究的内容和目的
• 1.7.1 课题提出的理论依据
• 1.7.2 试验研究内容
• 1.7.3 试验研究目的
• 第二章 试验的材料及试验方法
• 2.1 试验的研究方法和技术路线
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验丝的冷变形处理
• 2.4 试验的热处理工艺
• 2.4.1 试样的中温处理
• 2.4.2 时效处理
• 2.5 拉伸试验
• 2.6 显微组织分析
• 2.7 XRD分析
• 第三章 冷变形对TiNiCr形状记忆合金超弹性的影响
• 3.1 前言
• 3.2 试样的恢复率试验
• 3.3 试样的拉伸试验
• 3.4 冷变形对TiNiCr弹性稳定性的影响
• 3.5 经冷变形的试样金相组织观察
• 3.6 本章试验结论
• 第四章 中温处理对TiNiCr形状记忆合金超弹性的影响
• 4.1 前言
• 4.2 试样的拉伸试验
• 4.3 热处理前后超弹性的对比
• 4.4 热处理后的金相组织
• 4.5 试样的XRD检测
• 4.6 本章试验结论
• 第五章 时效处理对TiNiCr形状记忆合金超弹性的影响
• 5.1 前言
• 5.2 试样的拉伸试验
• 5.3 时效处理和中温处理试样超弹性的对比
• 5.4 本章试验结论
• 第六章 结论
• 本文创新与贡献
• 问题与建议
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文