NiTi合金板材與管材的顯微組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)力學(xué)性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、NiTi合金的超彈性及其形狀記憶效應(yīng)自1962年被發(fā)現(xiàn)以來就在工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)方面有著非常廣泛的應(yīng)用。約90%NiTi合金的應(yīng)用得益于其’優(yōu)異的超彈性。由于NiTi合金宏觀力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)之間有著十分密切的聯(lián)系,因此研究NiTi合金體材料的顯微組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的相關(guān)性,具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本論文利用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)中的背散射電子衍射(EBSD)技術(shù)、X射線衍射(XR

2、D)和MTS力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)等研究了NiTi合金顯微組織結(jié)構(gòu)及相關(guān)力學(xué)性能中的一些科學(xué)問題。它們包括:(1)NiTi合金板材時(shí)效再結(jié)晶行為及相關(guān)力學(xué)性能;(2)拔制無縫NiTi超彈性管材的顯微組織結(jié)構(gòu)及其隨熱機(jī)械處理變化的規(guī)律性;(3)NiTi心血管支架拉壓應(yīng)變下應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的原位EBSD研究。 為了研究NiTi合金超彈性的起源問題,本文首先利用TEM研究了不同溫度時(shí)效對NiTi合金冷軋板材樣品顯微組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)論如下:(1

3、)對于NiTi冷軋板材樣品中的形變帶,通過對樣品法向(ND)、截面方向(TD)和拔制(RD)三個(gè)方向的研究,本文給出了形變帶的分布方式及三維立體結(jié)構(gòu)模型:形變帶為平行片狀分布,寬度約300nm,厚度約100nm左右,晶體學(xué)結(jié)構(gòu)為{011}<111>或{112}<111>的之字階梯狀結(jié)構(gòu)。(2)隨著時(shí)效溫度的升高,冷軋樣品中的高密度位錯(cuò)板條(形變帶)開始再結(jié)晶,并于550℃時(shí)效30min后實(shí)現(xiàn)回復(fù)加再結(jié)晶復(fù)合結(jié)構(gòu)?;貜?fù)與再結(jié)晶復(fù)合結(jié)構(gòu)為許

4、多納米尺度亞晶粒組成的條狀晶粒結(jié)構(gòu)或等軸晶結(jié)構(gòu)。一個(gè)高角晶粒中含有十余個(gè)角度差為1-3度的亞晶粒。力學(xué)性能測試曲線也表明,NiTi合金在該溫度下時(shí)效具有最好的超彈性。因此本文認(rèn)為納米尺度亞晶粒結(jié)構(gòu)的存在及其相關(guān)的位錯(cuò)強(qiáng)應(yīng)變場是NiTi合金展示優(yōu)異超彈性的重要原因之一。 針對應(yīng)用日益廣泛的NiTi心血管支架的前期材料——具有超彈性的NiTi合金拔制無縫管材,本文研究了其顯微組織結(jié)構(gòu)及其織構(gòu)隨熱機(jī)械處理發(fā)生的變化的規(guī)律。結(jié)果表明:N

5、iTi超彈性管材在軸向的擇優(yōu)取向?yàn)?111),徑向?yàn)?121)和(101)兩種擇優(yōu)取向平行間隔分布。并且隨著NiTi管材直徑的減小,軸向和徑向的織構(gòu)都在逐漸增強(qiáng),織構(gòu)方向會(huì)發(fā)生微小的轉(zhuǎn)動(dòng)。力學(xué)性能計(jì)算表明其沿軸向的表觀楊氏模量要明顯好于沿徑向的表觀楊氏模量,沿徑向存在的兩種不同織構(gòu)對其沿徑向的表觀楊氏模量沒有影響。最后,本文利用近十年發(fā)展起來的EBSD技術(shù)原位研究了NiTi心血管支架在拉壓應(yīng)變下的馬氏體相變,結(jié)果表明: NiTi心血管支

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