隨著航天應(yīng)用的發(fā)展,對空間服役材料TiNi形狀記憶合金的使用壽命與功能特性提出了更高的要求。在空間環(huán)境下TiNi合金受帶電粒子輻射,造成性能衰減,影響航天器性能。然而,對電子輻照TiNi合金的研究較少、缺乏系統(tǒng)性,且電子輻照對TiNi合金的功能特性尚未涉及。本文采用x射線衍射分析、透射電子顯微分析、示差掃描量熱分析、拉伸試驗和納米壓痕研究了電子輻照對TiNi合金的組織結(jié)構(gòu)、馬氏體相變、力學性能和形狀記憶效應(yīng)的影響規(guī)律,采用CASINO模擬了電子在TiNi合金中的能量分布,考察了馬氏體相變行為、力學性能隨能量分布的變化規(guī)律及機制。研究表明,經(jīng)1.2 MeV能量電子輻照后的TiNi合金與未經(jīng)輻照TiNi合金相比,室溫條件下的相組成和微觀組織結(jié)構(gòu)均未發(fā)生明顯變化,均為母相與馬氏體相兩相共存,馬氏體亞結(jié)構(gòu)均為{11(?)}I型孿晶。電子輻照對TiNi合金的馬氏體相變行為有顯著影響,未輻照態(tài)的TiNi合金為一步馬氏體逆相變,電子輻照后TiNi合金出現(xiàn)三步馬氏體逆相變,馬氏體相變終止溫度下降8℃,馬氏體逆相變峰值溫度下降4.7℃。模擬了TiNi合金電子輻照能量分布,得出了不同入射深度的輻照能量,輻照能量隨入射深度增加而降低。研究表明,TiNi合金的逆相變步驟數(shù)目隨電子輻照能量的增加呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢,在入射深度0.36 mm,25%剩余能量處出現(xiàn)最大值的五步馬氏體逆相變,相變溫度隨電子輻照能量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,在入射深度0.36 mm處取得相變溫度的最低值。未輻照的TiNi合金,在20次熱循環(huán)過程中,相變溫度隨熱循環(huán)次數(shù)的增加單調(diào)下降;輻照后TiNi合金呈現(xiàn)出良好的相變溫度穩(wěn)定性,在前15次熱循環(huán)過程中,輻照后TiNi合金的相變溫度隨熱循環(huán)次數(shù)的增加單調(diào)下降,在隨后的熱循環(huán)過程中,相變溫度基本保持不變。考察了退火對輻照后TiNi合金馬氏體相變影響,DSC結(jié)果表明,輻照后TiNi合金經(jīng)150℃和200℃,20 min退火后,馬氏體相變行為與未輻照時的原始態(tài)一致;輻照后TiNi合金經(jīng)250℃,10 min后,合金的馬氏體相變行為與未輻照時的原始態(tài)一致。電子輻照后TiNi合金屈服強度下降,延伸率提高10.8%,形狀記憶效應(yīng)較未輻照的TiNi合金略有降低。輻照后TiNi合金的彈性模量與顯微硬度與輻照能量有關(guān),彈性模量和顯微硬度均隨輻照能量增加呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢,在入射深度0.36 mm,25%剩余能量處取得彈性模量與顯微硬度的最大值。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG139.6
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文數(shù) a=b=c=0.3015nm，α=β=γ=90°，B19 單斜結(jié)構(gòu)晶胞含有四個原子，屬，晶格常數(shù) a=0.2885nm，b=0.4120nm，c=0.4622nm，α=γ=90°，β=獻中[22]關(guān)于 B19 單斜結(jié)構(gòu)晶格常數(shù)數(shù)值的報道略有差異，可能是由化造成的。Kudor 等人[23]通過總結(jié)前人報道結(jié)果得到了比較準確的馬，并得到了馬氏體晶體結(jié)構(gòu)模型。B19 這種奇怪的馬氏體成因有兩馬氏體單斜畸變結(jié)果[23]；2.C44和 C 同時軟化的結(jié)果[24]。三斜結(jié)構(gòu)的空間群，早期晶體學分析確定為菱方結(jié)構(gòu)[25,26]，故習慣上稱為 R 相。 B2 母相沿[111]對角線延伸而形成。實驗證明，R 相具有一級相變特 B2 相的 α=90°突變?yōu)?R 相的 α=89.8°，相對應(yīng)于[111]B2軸伸長 0.94卻中，R 相的菱方角持續(xù)減小，表現(xiàn)出二級相變特性。為方便期間，度附近時 R 相按照菱方結(jié)構(gòu)測得晶格常數(shù)以六方結(jié)構(gòu)指數(shù).738nm，c=0.532nm，α=γ=90 °，β=120°。

TiNi 合金典型的馬氏體變體自協(xié)作形態(tài)

(a) 明場像；(b)-(e) 分別為圖(a)中 B,C, D, E 區(qū)域的選區(qū)電子衍射花-4 為 TiNi 合金的相變順序示意圖。在完全退火狀態(tài)下，等原子單純馬氏體相變，即 B2→B19 ，但 TiNi 合金經(jīng)某些特殊處理后B19 相變。但是，經(jīng)特殊處理的 TiNi 合金經(jīng)加熱后的逆相變可以 或 B19 →B2。

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相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2815158