TiNiHf高溫形狀記憶合金被認(rèn)為是最具有潛力實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的高溫形狀記憶合金之一。為提高TiNiHf高溫形狀記憶合金的性能,本文利用合金化的手段,向合金中加入第四元素。本文主要以貧Ni型Ti_36-xNi₄₉Hf₁₅Sc_x（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2at.%）合金、富Ni型Ti_29.7-xNi_50.3Hf₂₀Sc_x（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2at.%）合金及時(shí)效態(tài)Ti_29.7-xNi_50.3Hf₂₀Sc_x（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2 at.%）合金為研究對象,利用掃描電子顯微觀察、X射線衍射分析、電子探針觀察、透射電子顯微觀察、差示掃描量熱分析及顯微硬度測試等方法系統(tǒng)地研究了Sc含量對TiNiHfSc合金的顯微組織、相結(jié)構(gòu)、馬氏體相變行為、力學(xué)性能等的影響,并分析其影響機(jī)制。室溫下,Ti

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

形狀記憶合金線性超彈性示意圖

馬氏體在高于馬氏體相變起始溫度的條件下相對于母相來說在熱力學(xué)上是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，所以在卸載應(yīng)力的過程中，應(yīng)力誘發(fā)馬氏體將會自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵瑧?yīng)力誘發(fā)馬氏體相變所產(chǎn)生的應(yīng)變也會隨之回復(fù)，宏觀上則表現(xiàn)為超彈性。形狀記憶效應(yīng)與超彈性的產(chǎn)生都與馬氏體相變有關(guān)。馬氏體相變是一種非擴(kuò)散型固態(tài)轉(zhuǎn)變。馬氏體相變過程中原子在非常短的距離間發(fā)生協(xié)調(diào)剪切變形，每個(gè)原子與原子之間依然保持著近距離的關(guān)系，但基體相卻從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成另一種晶體結(jié)構(gòu)。馬氏體相變中，高溫相稱為母相，低溫相稱為馬氏體相。馬氏體相變中母相一般為高對稱性的立方晶格，而馬氏體相的晶格對稱性極小。馬氏體相變過程簡化圖解見圖 1.2[10]，由圖所示當(dāng)合金溫度低于馬氏體相變臨界溫度時(shí)馬氏體相變以切變形式開始發(fā)生，兩相之間的晶體結(jié)構(gòu)差異使得在相變過程中產(chǎn)生了大量的局部應(yīng)力，這種局部應(yīng)力將會阻礙馬氏體的形核與長大。為克服這種內(nèi)應(yīng)力，在馬氏體相變過程中，一般有兩種方式，即引入位錯(cuò)與產(chǎn)生孿晶，這使得常見的馬氏體的亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)與孿晶兩種。在形狀記憶合金中馬氏體相變一般以產(chǎn)生孿晶的方式消除內(nèi)應(yīng)力，故合金中的馬氏體一般為圖 1.2（b）中所示的的結(jié)構(gòu)。

我們將母相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的臨界溫度稱為馬氏體相變開當(dāng)相變結(jié)束，母相全部消失的溫度稱為馬氏體相變結(jié)束溫度，用 M升高，馬氏體開始轉(zhuǎn)為母相的臨界溫度稱為馬氏體逆相變開始溫度結(jié)束溫度用 Af表示。因?yàn)轳R氏體相變過程不改變合金的組成，所意圖可由圖 1.3[14]表示。圖中 T0代表兩相熱力學(xué)平衡溫度。馬氏體布斯自由能可由下式表示[15]： G = G + G + G = G + G 相變時(shí)過程中結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的化學(xué)能的變化， G 指母相與馬氏體， G 指馬氏體相周圍的彈性能變化， G = G + G ，代表非化數(shù)馬氏體相變過程中， G 的值與 G 相當(dāng)，故在相變過程中溫度到相變，而是需要過冷或過熱。我們將相變過冷度與過熱度之和稱為相文所述，相變過程中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力阻礙馬氏體或母相的形核與長大，程需要不斷地降溫或升溫，所以相變開始溫度與結(jié)束溫度并不相同

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Ti-Ni形狀記憶合金性能及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王永善,賀志榮,王啟,楊軍.  熱加工工藝. 2009(20)
[2]TiNiHfCu高溫形狀記憶合金的馬氏體相變研究[J]. 石美玉,孟祥龍,張金柱.  材料科學(xué)與工藝. 2007(04)
[3]添加Cu對高溫形狀記憶合金馬氏體相變的影響[J]. 石美玉,孟祥龍.  交通科技與經(jīng)濟(jì). 2007(04)



本文編號：3608295