本文關(guān)鍵詞：Ti-Ni-Cu記憶合金薄膜的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： TiNiCu記憶合金薄膜 相變行為 力學(xué)性能 超彈性

【摘要】：本論文系統(tǒng)的研究了直流磁控濺射工藝參數(shù)對(duì)Ti-Ni-Cu薄膜性能和成分的影響,確定了最佳制備工藝。通過(guò)XRD、TEM、DSC分析和不同溫度下拉伸試驗(yàn)研究了退火工藝對(duì)Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜的相變行為、力學(xué)性能和超彈性的影響。首先研究薄膜的制備工藝對(duì)薄膜成分及性能的影響。發(fā)現(xiàn),使用單靶直流磁控濺射的方式可成功得到成分偏差小,重復(fù)性好、Cu含量相對(duì)較低的Ti Ni Cu形狀記憶合金薄膜。與Si片、Si O2和石英相比,使用玻璃片作為襯底時(shí),薄膜能夠無(wú)變形、無(wú)粘連自由揭下;薄膜力學(xué)性能受Ar氣壓影響較大,相同濺射功率下,Ar氣壓越低(0.12Pa),薄膜力學(xué)拉伸斷裂性能越好,當(dāng)Ar氣壓達(dá)到0.36Pa時(shí)沉積在玻璃片上的薄膜脆性極大不能被完整剝離;濺射功率不同所得薄膜的成分存在一定的差異,其中,Ti含量隨著濺射功率的增大先增多后減少,Ni和Cu的含量是略有減少的趨勢(shì)。但與靶材成分相比,濺射所得薄膜的成分中Ti、Cu的含量減少,Ni的含量增多。確定最佳制備工藝為:玻璃片作為襯底,Ar氣壓0.12Pa,濺射功率220W。通過(guò)對(duì)Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜相組成的研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)500℃、600℃、700℃退火后的試樣在室溫下主要含有B19’馬氏體相。退火處理在薄膜中引入Ti(Ni,Cu)2析出相,其含量隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng)和退火溫度升高而增加。不同退火處理后的Ti49.83Ni40.37Cu9.8薄膜的DSC曲線表明,薄膜試樣經(jīng)快速退火爐退火1min后具有相對(duì)較高的相變溫度。使用馬弗爐退火的試樣相變溫度隨退火時(shí)間延長(zhǎng)先升高,達(dá)到2h時(shí)相變溫度反而下降。500℃,1h退火試樣熱循環(huán)15次后相變溫度基本不變,具有良好的相變穩(wěn)定性。最后,通過(guò)對(duì)薄膜力學(xué)拉伸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),退火工藝對(duì)Ti49.8Ni40.3Cu9.9薄膜的力學(xué)性能有顯著的影響。同一退火時(shí)間隨退火溫度的升高,試樣的斷裂應(yīng)力σf大致上呈下降趨勢(shì)。而同一退火溫度,隨著退火時(shí)間的延長(zhǎng),薄膜試樣的斷裂應(yīng)變?chǔ)舊先呈上升趨勢(shì),當(dāng)退火時(shí)間達(dá)2h后,斷裂應(yīng)變?chǔ)舊下降。500℃,1h退火后的樣品斷裂應(yīng)變高達(dá)32%。在不同溫度下獲得的一系列應(yīng)力-應(yīng)變循環(huán)曲線表明退火處理后Ti49.8Ni40.3Cu9.9記憶合金薄膜具有良好超彈性。試驗(yàn)溫度在60℃~85℃之間時(shí),拉伸卸載后幾乎完全恢復(fù)。在70℃、75℃和80℃變形8%的試樣出現(xiàn)了明顯的兩個(gè)屈服平臺(tái)。試樣的超彈性應(yīng)變高達(dá)12%,且具有良好穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：TiNiCu記憶合金薄膜 相變行為 力學(xué)性能 超彈性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.23;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 形狀記憶合金的相關(guān)性能11-14
• 1.2.1 形狀記憶效應(yīng)11-12
• 1.2.2 超彈性12-14
• 1.3 形狀記憶合金的滯后現(xiàn)象14-16
• 1.4 Ti-Ni基形狀記憶合金薄膜的制備方法16-18
• 1.4.1 真空蒸發(fā)鍍膜法16-17
• 1.4.2 磁控濺射法17-18
• 1.5 影響Ti-Ni合金薄膜性能的因素18-20
• 1.5.1 成分對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響18
• 1.5.2 基底對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響18-19
• 1.5.3 熱處理工藝對(duì)形狀記憶效應(yīng)的影響19-20
• 1.5.4 其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響20
• 1.6 TiNi基形狀記憶合金薄膜20-23
• 1.6.1 Ti-Ni記憶合金薄膜20
• 1.6.2 Ti-Ni-X（X= Zr , Hf, Pd, Pt）記憶合金薄膜20-21
• 1.6.3 Ti-Ni-Cu形狀記憶合金薄膜21-23
• 1.7 研究的目的和意義23-24
• 1.7.1 研究的目的和意義應(yīng)用23
• 1.7.2 研究的主要內(nèi)容和方案23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法24-28
• 2.1 靶材制備24
• 2.2 薄膜的制備24-25
• 2.3 薄膜的熱處理25
• 2.4 薄膜的成分及厚度分析25
• 2.5 薄膜的相變25-26
• 2.5.1 顯微組織分析25
• 2.5.2 相變行為測(cè)試25-26
• 2.6 力學(xué)性能及形狀記憶效應(yīng)測(cè)量26-28
• 第3章Ti-Ni-Cu合金薄膜的制備與質(zhì)量分析28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 Ti-Ni-Cu記憶合金薄膜的制備28-31
• 3.2.1 靶材的制備方法28-30
• 3.2.2 雙靶共濺射制備Ti-Ni-Cu薄膜30-31
• 3.2.3 單靶制備Ti-Ni-Cu薄膜31
• 3.3 單靶直流磁控濺射工藝參數(shù)優(yōu)化31-38
• 3.3.1 基片的選擇與預(yù)處理32-33
• 3.3.2 Ar氣壓的選擇33-36
• 3.3.3 濺射功率的選擇36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 Ti-Ni-Cu合金薄膜的馬氏體相變與顯微組織39-53
• 4.1 引言39
• 4.2 Ti-Ni-Cu非晶薄膜的晶化39-42
• 4.3 近等原子比Ti-Ni-Cu薄膜馬氏體相變和顯微組織42-46
• 4.3.1 室溫相組成43-45
• 4.3.2 顯微組織結(jié)構(gòu)45-46
• 4.4 Ti-Ni-Cu薄膜的相變46-52
• 4.4.1 相變溫度46-51
• 4.4.2 熱循環(huán)穩(wěn)定性51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 Ti-Ni-Cu薄膜的拉伸力學(xué)性能和形狀記憶效應(yīng)53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 Ti_(49.83)Ni_(40.37)Cu_(9.8)薄膜的拉伸力學(xué)性能53-56
• 5.3 薄膜的形狀記憶效應(yīng)56-57
• 5.4 超彈性及其穩(wěn)定性57-62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70

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中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張軒雄;陳W，

本文編號(hào)：1102263