NiTi形狀記憶合金絲增強鎂鋰合金復(fù)合材料研究.pdf

1、自從上個世紀(jì)八十年代末提出了智能材料系統(tǒng)的概念,智能材料就受到了科研工作者的密切關(guān)注。經(jīng)過二十多年的發(fā)展,智能材料的研究取得重大突破,已經(jīng)形成了一個橫跨多學(xué)科、多方面極具發(fā)展前景的研究領(lǐng)域。作為智能材料系統(tǒng)中最重要的組元之一——形狀記憶合金(SMAs),引起了科研工作者的濃厚興趣。SMAs具有感知和驅(qū)動兩種特殊的功能,不僅能夠用于傳感器中來感知特定環(huán)境中的磁場,溫度,應(yīng)力等,還可以作為增強體與其他材料(如高分子,金屬材料)復(fù)合,起到增強

2、和改善該類材料力學(xué)性能的目的。SMAs增強金屬基復(fù)合材料的研究較晚,作為形狀記憶合金中性能最優(yōu)異的NiTi合金更是人們最常使用的增強材料。目前國內(nèi)外對NiTi形狀記憶合金增強鋁基復(fù)合材料研究較多,而對增強鎂合金基體研究極少,相比于鋁基復(fù)合材料,鎂基復(fù)合材料具有更低的密度和更高比強度、比剛度以及良好的阻尼性能和電磁屏蔽功能而成為航空航天極具發(fā)展前景的材料。NiTi形狀記憶合金絲增強鎂鋰合金復(fù)合材料是利用SMAs絲的形狀記憶效應(yīng)來達(dá)到增強鎂

3、合金基體的強度,同時改善其高溫性能的目的。因此,研究NiTiSMA絲增強鎂鋰合金復(fù)合材料具有重要意義。
　　本論文主要針對NiTi絲增強鎂鋰合金復(fù)合材料制備工藝展開了研究,并做了以下幾方面的工作:
　　1.探索了兩種復(fù)合材料NiTiSMA絲/Mg-9Li、NiTiSMA絲/Mg-11Li的真空熱壓法制備工藝。并采用SEM、EDS、XRD分析了不同制備工藝下復(fù)合材料的顯微組織。同時結(jié)合復(fù)合材料中NiTi絲的DSC分析,確定了合

4、適的復(fù)合材料制備工藝。NiTiSMA絲/Mg-9Li復(fù)合材料為壓力8MPa,溫度530℃-560℃,時間45min-60min;NiTiSMA絲/Mg-11Li復(fù)合材料為壓力8MPa,510℃保溫30min-60min。
　　2.對真空熱壓法制備的NiTiSMA絲/Mg-9Li、NiTiSMA絲/Mg-11Li兩種復(fù)合材料進(jìn)行常溫拉伸性能測試。實驗結(jié)果表明NiTiSMA絲對鎂鋰合金起到增強的作用,并且隨著NiTi絲體積分?jǐn)?shù)的增加,

5、復(fù)合材料的拉伸強度顯著增大。另外,實驗中還發(fā)現(xiàn),真空熱壓溫度對復(fù)合材料拉伸強度影響很大,較高的反應(yīng)溫度下所制備的復(fù)合材料拉伸強度更高,而反應(yīng)時間對復(fù)合材料的性能影響不顯著。
　　3.采用復(fù)合材料混合定律公式對復(fù)合材料的強度進(jìn)行了計算,計算結(jié)果表明,制備的復(fù)合材料拉伸性能均低于理論計算值,真空熱壓溫度越高,其拉伸強度越接近于理論計算值。
　　4.針對傳統(tǒng)真空熱壓法制備復(fù)合材料成本高、時間長等缺點,本實驗創(chuàng)新性的提出了采用油壓機

6、施加高壓力315t,600℃大不銹鋼板作為熱源,成功制備出NiTiSMA絲/Mg-9Li、NiTiSMA絲/Mg-11Li兩種復(fù)合材料。采用SEM、EDS、XRD等手段對非真空熱壓法制備的復(fù)合材料進(jìn)行分析,表明NiTi絲與鎂鋰合金結(jié)合良好,界面層發(fā)生原子擴散。對復(fù)合材料中的NiTi絲進(jìn)行DSC測試,表明NiTi絲相變點稍微向右移動;對復(fù)合材料進(jìn)行常溫拉伸性能測試,測試結(jié)果表明NiTi絲對兩種不同的鎂鋰合金基體都起到了增強作用,實現(xiàn)了與真