等通道角擠壓變形TiNi形狀記憶合金的顯微組織與性能研究.pdf

1、本文采用金相顯微觀察、掃描電鏡觀察、X射線衍射分析、透射電鏡觀察、差示掃描量熱分析、彎曲試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)等方法系統(tǒng)地研究等通道角擠壓變形制備的塊狀超細(xì)晶TiNi形狀記憶合金(Ti49.2Ni50.8，at.％和Ti50.2Ni49.8，at.%)的顯微組織、馬氏體相變行為、形狀記憶效應(yīng)、力學(xué)性能與超彈性行為，著重考察了合金成分和退火處理工藝制度等因素對(duì)顯微組織、馬氏體相變行為、形狀記憶效應(yīng)和超彈性行為的影響規(guī)律，揭示了合金成分-工藝-組織

2、-性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 本研究表明，Ti49.2Ni50.8合金在室溫下主要由B2結(jié)構(gòu)的母相組成，Ti50.2Ni49.8合金在室溫下主要由B19'結(jié)構(gòu)的馬氏體相組成，同時(shí)這兩種合金組織中均含有少量的Ti2Ni相顆粒。透射電鏡觀察表明等通道角擠壓變形處理Ti49.2Ni50.8合金的晶粒尺寸為290 nm，當(dāng)退火處理溫度低于500℃時(shí)，晶粒尺寸近似保持不變，當(dāng)退火處理溫度高于500℃時(shí)，晶粒迅速長(zhǎng)大。等通道角擠壓變形處理T

3、i50.2Ni49.8合金的晶粒尺寸為880 nm；當(dāng)退火處理溫度低于600℃時(shí)，晶粒尺寸近似保持不變，當(dāng)退火處理溫度高于600℃時(shí)，晶粒開(kāi)始長(zhǎng)大。相對(duì)于粗晶合金，等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的馬氏體相變溫度急劇下降，馬氏體相變滯后大幅度升高，相變熱循環(huán)穩(wěn)定性明顯提高，冷卻過(guò)程中的相變順序?yàn)锽2→R→B19'。隨著退火處理溫度的升高，馬氏體正相變溫度單調(diào)上升，而馬氏體逆相變溫度和R相變溫度則呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，在4

4、00℃退火處理時(shí)達(dá)到峰值。等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的屈服強(qiáng)度比相應(yīng)粗晶合金提高了近2倍，達(dá)到1047MPa；誘發(fā)塑性變形的屈服應(yīng)力與誘發(fā)馬氏體相變的臨界應(yīng)力之間的差值提高了2倍，抑制了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而改善了合金的單程形狀記憶效應(yīng)、超彈性及其循環(huán)穩(wěn)定性。等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的單程形狀記憶效應(yīng)隨著退火處理溫度的升高而逐漸衰減；當(dāng)退火處理溫度低于600℃時(shí)有助于提高等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50

5、.8合金的超彈性性能；600℃退火處理后合金的超彈性性能明顯下降。等通道角擠壓變形后600℃退火處理可以明顯改善Ti49.2Ni50.8合金的雙程記憶效應(yīng)。經(jīng)過(guò)與Ti49.2Ni50.8合金相同的等通道角擠壓變形工藝后，Ti50.2Ni49.8合金的屈服強(qiáng)度與粗晶合金相比提高了30%，達(dá)到890 MPa，馬氏體相變溫度略有下降，相變熱循環(huán)穩(wěn)定性與粗晶合金相比沒(méi)有明顯提高。這主要是因?yàn)槠渚Я３叽巛^大，熱循環(huán)過(guò)程中引入的位錯(cuò)密度較高。熱循環(huán)