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擴(kuò)散工藝制備TiNi薄膜和Ti/Ni擴(kuò)散偶及Ti-Ni系互擴(kuò)散行為的研究

發(fā)布時(shí)間:2022-01-22 19:33
  TiNi形狀記憶合金和純鈦由于其優(yōu)良的性能而受到廣泛關(guān)注,尤其是Ti Ni合金薄膜由于具有形狀記憶功能而廣泛的應(yīng)用于微驅(qū)動(dòng)行業(yè),而純鈦則多被作為重要構(gòu)件應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域和核能領(lǐng)域,其中鈦與其它部分(不銹鋼)的連接主要以純鎳作為中間層。因此為了獲得低成本的Ti Ni薄膜和進(jìn)一步分析影響Ti/Ni互擴(kuò)散的因素,本文通過(guò)擴(kuò)散工藝制備TiNi薄膜和Ti/Ni擴(kuò)散偶,并重分析了Ti-Ni之間的互擴(kuò)散行為。首先,利用三明治結(jié)構(gòu)的Ni/Ti/Ni薄膜作為原材料,通過(guò)真空擴(kuò)散的方式來(lái)制備均勻的TiNi薄膜。其中Ni/Ti/Ni薄膜是通過(guò)化學(xué)鍍的方式獲得的,這種方法的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁控濺射的成本。本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)控制擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間來(lái)制備TiNi薄膜,結(jié)果表明在1173K經(jīng)歷4h擴(kuò)散可以獲得了均勻的TiNi薄膜。同時(shí),我們對(duì)擴(kuò)散界面的界面能和化合物吉布斯自由能進(jìn)行了計(jì)算,并結(jié)合計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)分析了Ti-Ni擴(kuò)散系中三種典型的化合物的生成順序,結(jié)果為Ti2Ni和TiNi3的形核早于TiNi,而Ti2Ni和TiNi3幾乎同時(shí)形核。同時(shí)又以純Ti和純Ni為原材料,通過(guò)熱壓工藝制備Ti/Ni擴(kuò)散偶,嚴(yán)格控制熱... 

【文章來(lái)源】:上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】:101 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】:碩士

【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 形狀記憶材料及形狀記憶合金的發(fā)展歷程
        1.1.1 形狀記憶材料
        1.1.2 形狀記憶材料的發(fā)展歷程
    1.2 TiNi形狀記憶合金的相變及物理特性
        1.2.1 TiNi形狀記憶合金的相變
        1.2.2 Ti-Ni基形狀記憶合金基本特性
    1.3 TiNi形狀記憶合金的應(yīng)用
        1.3.1 TiNi形狀記憶合金在工業(yè)工程上的應(yīng)用
        1.3.2 TiNi形狀記憶合金在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
    1.4 Ti/Ni擴(kuò)散偶的制備方法
        1.4.1 鉚釘法制備擴(kuò)散偶
        1.4.2 平板軋制法制備擴(kuò)散偶
        1.4.3 擴(kuò)散焊接法制備擴(kuò)散偶
        1.4.4 沉積法制擴(kuò)散偶
    1.5 課題研究意義及內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法
    2.1 Ti/Ni多層膜的真空熱處理
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.2 研究方法
    2.2 純Ti和純Ni的熱壓擴(kuò)散
        2.2.1 原材料的準(zhǔn)備
        2.2.2 熱壓工藝過(guò)程
        2.2.3 研究方法
第三章 利用固相擴(kuò)散制備均勻的TiNi薄膜
    3.1 Ti/Ni薄膜互擴(kuò)散前后的界面形貌
        3.1.1 Ti/Ni薄膜擴(kuò)散前的界面形貌
        3.1.2 Ti/Ni薄膜擴(kuò)散后的界面形貌
    3.2 擴(kuò)散時(shí)間和溫度對(duì)Ti/Ni薄膜擴(kuò)散的影響
        3.2.1 不同擴(kuò)散時(shí)間下Ti/Ni薄膜互擴(kuò)散界面形貌
        3.2.2 Ti/Ni互擴(kuò)散化合物層的生長(zhǎng)規(guī)律
        3.2.3 擴(kuò)散溫度對(duì)Ti/Ni薄膜均勻化程度的影響
    3.3 選擇合適的參數(shù)制備均勻的TiNi薄膜及Ti/Ni互擴(kuò)散均勻化過(guò)程的熱力學(xué)分析
        3.3.1 引言
        3.3.2 通過(guò)擴(kuò)散工藝制備TiNi薄膜
        3.3.3 Ti/Ni互擴(kuò)散均勻化過(guò)程的熱力學(xué)分析
    3.4 Ti/Ni互擴(kuò)散過(guò)程中金屬間化合物的生成順序
        3.4.1 引言
        3.4.2 通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算分析TiNi3,TiNi和Ti2Ni的生成順序
        3.4.3 通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析Ti/Ni擴(kuò)散系中的化合物TiNi3,TiNi和Ti2Ni的生成順序
    3.5 本章小結(jié)
第四章 采用熱壓擴(kuò)散的方法制備Ti/Ni擴(kuò)散偶
    4.1 純鈦和純鎳試樣的成分、性能及表面粗糙度分析
        4.1.1 純鈦和純鎳試樣的成分和性能分析
        4.1.2 純鈦和純鎳試樣的表面粗糙度分析
    4.2 熱壓擴(kuò)散初期Ti/Ni擴(kuò)散界面的形貌分析
        4.2.1 引言
        4.2.2 擴(kuò)散溫度對(duì)初期Ti/Ni擴(kuò)散界面形貌的影響
        4.2.3 擴(kuò)散時(shí)間對(duì)初期Ti/Ni擴(kuò)散界面形貌的影響
    4.3 純鈦和純鎳的表面粗糙對(duì)Ti/Ni熱壓互擴(kuò)散的影響
        4.3.1 熱壓擴(kuò)散后擴(kuò)散界面形貌分析以及初期界面擴(kuò)散模型
        4.3.2 熱壓擴(kuò)散初期界面擴(kuò)散模型
        4.3.3 熱壓接頭的性能以及斷.的XRD結(jié)果的分析
        4.3.4 熱壓斷.的形貌分析
    4.4 熱壓壓強(qiáng)對(duì)Ti/Ni熱壓互擴(kuò)散的影響
        4.4.1 熱壓擴(kuò)散后擴(kuò)散界面形貌和成分析
        4.4.2 不同壓強(qiáng)下擴(kuò)散界面的形貌分析
        4.4.3 熱壓斷面形貌分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
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【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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本文編號(hào):3602775

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