本文關(guān)鍵詞：CuAIBe形狀記憶合金管接頭研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：形狀記憶合金管接頭經(jīng)常要在負(fù)溫下工作。在工作溫度接近合金的Ms溫度時(shí),合金將在管接頭包緊力的作用下產(chǎn)生雙程記憶效應(yīng)而使管接頭擴(kuò)大,導(dǎo)致連接松動。因此合金設(shè)計(jì)的Ms溫度應(yīng)比工作溫度低10℃左右。此前用熱型連鑄法連鑄出具有柱狀晶組織的CuAlBe管接頭,其Ms溫度在0℃附近,在擴(kuò)徑率達(dá)到11%時(shí)相變滯后擴(kuò)寬到70℃～80℃,As溫度升至70℃～80℃之間,使管接頭在室溫下儲存得以實(shí)現(xiàn)。本研究在以上研究的基礎(chǔ)上,研究Ms溫度為-30℃左右的管接頭擴(kuò)徑率、擴(kuò)徑溫度、時(shí)效熱處理對管接頭形狀回復(fù)性能、相變滯后的影響,對管接頭擴(kuò)徑后能否在室溫儲存作出評估。CuAlBe管接頭的成分為11.7wt%Al,0.5wt%Be,余為Cu, Ms溫度-28℃,As溫度-20℃。用水平式熱型連鑄法連鑄成具有柱狀晶組織的管和1.5mm厚、50mm寬的板。在板上沿垂直于連鑄方向切割拉伸試樣,做拉伸試驗(yàn)以模擬管接頭擴(kuò)徑時(shí)的變形。拉伸時(shí)原位觀察、測量10個(gè)晶粒的變形,分別作出各個(gè)晶粒的拉伸。應(yīng)變曲線。觀察拉伸過程的馬氏體相變,以研究柱狀晶彈性變形、馬氏體相變的各向異性。將管切割成一定長度的段,經(jīng)固溶處理、內(nèi)孔加工后,分別在-50℃、室溫下作擴(kuò)徑率分別為9%、10%、11%的擴(kuò)徑,測量其擴(kuò)徑后的回彈率及回復(fù)率；DSC檢測擴(kuò)徑前后Ms、As溫度；XRD對擴(kuò)徑前、后的管接頭進(jìn)行相結(jié)構(gòu)分析。在250℃保溫10h淬火,對其在室溫下分別做擴(kuò)徑率9%、10%、11%的擴(kuò)徑,檢測其擴(kuò)徑前后Ms、As溫度。XRD對擴(kuò)徑前、后的管接頭進(jìn)行相結(jié)構(gòu)分析。以探討時(shí)效析出相對相變滯后的影響。原位拉伸結(jié)果表明：管接頭在垂直于柱狀晶生長方向上存在著嚴(yán)重的各向異性,晶粒的拉伸一應(yīng)變曲線分為兩類,一類為超彈性型,一類為形狀記憶型。形狀記憶效應(yīng)型根據(jù)晶體取向的不同,可分別誘發(fā)β’和γ’馬氏體,并使馬氏體發(fā)生穩(wěn)定化的程度不一致。由于形狀記憶效應(yīng)型的應(yīng)變量大,可以擴(kuò)大相變滯后,因而對管接頭的制備是有利的。超彈性型拉伸后完全回復(fù),既對相變滯后無有利影響,又增大了管接頭擴(kuò)徑的回彈率,對管接頭的制備是不利的。拉伸卸載曲線的多樣性說明柱狀晶組織橫向拉伸時(shí)表現(xiàn)出馬氏體形成和穩(wěn)定化各向異性、彈性各向異性以及相變滯后各向異性。擴(kuò)徑試驗(yàn)結(jié)果表明：擴(kuò)徑率最大可達(dá)11%。隨著擴(kuò)徑量的增加,回彈率、回復(fù)率逐漸減小,-50℃和室溫下擴(kuò)徑11%時(shí)的回彈率和回復(fù)率分別為26.9%、88.9%和30.8%、87.5%；這是由于變形能產(chǎn)生馬氏體穩(wěn)定化造成的。在擴(kuò)徑試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)XRD結(jié)果證明了這一點(diǎn),隨著擴(kuò)徑率的增加,X射線衍射譜上出現(xiàn)的β’的衍射峰在逐漸增多。擴(kuò)徑后的相變滯后分別為78℃和67℃。管接頭無論在-50℃還是室溫下擴(kuò)徑,其DSC曲線都出現(xiàn)了兩個(gè)分離的馬氏體逆變吸熱峰。低溫端的峰窄而高,溫度范圍與擴(kuò)徑前的吸熱峰相近；高溫端的寬而平坦,溫度范圍與Ms為0℃的管接頭擴(kuò)徑的吸熱峰相近。低溫端峰是由超彈性型晶粒形成,而高溫端峰是由形狀記憶型晶粒形成。250℃時(shí)效10h后擴(kuò)徑率為11%時(shí),管接頭回彈率為24.8%,回復(fù)率為79.1%,兩者都比沒時(shí)效的低。時(shí)效使As、Ms都上升。這是由于時(shí)效使β相有序化,使馬氏體變形時(shí)積累的彈性畸變能減小,需要更多的能量才能向奧氏體逆轉(zhuǎn)變,使As溫度升高；而β相的有序化有利于奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,使Ms溫度升高。擴(kuò)徑試驗(yàn)結(jié)果表明,在-50℃下擴(kuò)徑回彈率最低,回復(fù)率最高。內(nèi)徑為5.76mm的管接頭在低溫下擴(kuò)徑11%后,在室溫下保存,其內(nèi)徑可保持在6.242mm。加熱至200℃,內(nèi)徑可回復(fù)至5.814mm。對連接外徑6mm的管,有足夠的裝配間隙和過盈量。盡管相變滯后較小,在室溫下儲存會導(dǎo)致少量的回復(fù),但由于足夠大的擴(kuò)徑率足以抵消這一回復(fù)量,因此管接頭仍能滿足連接的要求。管接頭的連接性能檢測表明,耐壓密封性能良好。在管接頭內(nèi)加工出內(nèi)脊,能使管接頭的耐壓極限強(qiáng)度增強(qiáng)到19.8Mpa。綜上所述,Cu-11.7wt%Al-0.5wt%Be管接頭由于其Ms溫度低,在-50℃擴(kuò)徑,擴(kuò)徑率大,回彈量小,回復(fù)量大,能夠滿足負(fù)溫下工作,室溫下儲存的要求。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶合金 CuAlBe管接頭 各向異性 相變滯后
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG139.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 形狀記憶合金簡介13-18
• 1.2.1 形狀記憶合金的性能13-15
• 1.2.2 形狀記憶合金的種類15-16
• 1.2.3 形狀記憶合金的發(fā)展歷程16-17
• 1.2.4 形狀記憶合金的應(yīng)用17-18
• 1.3 形狀記憶合金管接頭18-22
• 1.3.1 形狀記憶合金管接頭的連接原理18-19
• 1.3.2 管接頭形狀記憶合金的種類19-21
• 1.3.3 CuAlBe形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.4 選題的目的及本文研究內(nèi)容22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第二章 管接頭柱狀晶各向異性的研究23-38
• 2.1 引言23-24
• 2.2 試驗(yàn)方法24-30
• 2.2.1 板狀試樣的連鑄25-28
• 2.2.2 拉伸試樣制備28-29
• 2.2.3 原位觀察29-30
• 2.3 結(jié)果及討論30-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 CuAlBe管接頭的擴(kuò)徑38-60
• 3.1 引言38-40
• 3.2 試驗(yàn)方法40-45
• 3.2.1 管接頭試樣的制備40-41
• 3.2.2 擴(kuò)徑裝置的設(shè)計(jì)41-43
• 3.2.3 擴(kuò)徑溫度43
• 3.2.4 擴(kuò)徑后管接頭的回彈性測量43-44
• 3.2.5 擴(kuò)徑后DSC檢測44-45
• 3.2.6 擴(kuò)徑后XRD檢測45
• 3.3 擴(kuò)徑實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析45-53
• 3.3.1 回彈、回復(fù)性能結(jié)果45-46
• 3.3.2 DSC結(jié)果46-49
• 3.3.3 擴(kuò)徑結(jié)果分析49-51
• 3.3.4 XRD結(jié)果及分析51-53
• 3.4 時(shí)效對相變滯后的影響53-58
• 3.4.1 時(shí)效擴(kuò)徑試驗(yàn)結(jié)果54-56
• 3.4.2 時(shí)效擴(kuò)徑結(jié)果分析56
• 3.4.3 時(shí)效XRD檢測及分析56-58
• 3.5 管接頭在擴(kuò)徑后的回復(fù)性58-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 第四章 柱狀晶CuAlBe管接頭斷口分析60-67
• 4.1 引言60-61
• 4.2 管接頭斷口SEM觀察分析61-66
• 4.3 本章小結(jié)66-67
• 第五章 管接頭連接性能測試67-70
• 5.1 檢測內(nèi)容及結(jié)果67-68
• 5.2 帶凸緣管接頭的連接68-69
• 5.3 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：CuAIBe形狀記憶合金管接頭研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：405596