【摘要】：為了開發(fā)微機電系統(tǒng)用快響應(yīng)微執(zhí)行器材料,本研究用熔體快淬法制備了激冷Ti-x Ni(x=45~49.8 at.%)鈦鎳形狀記憶合金薄帶,X射線衍射儀(XRD)、用激光共聚焦顯微鏡(CLSM)、示差掃描量熱儀(DSC)和彎曲試驗,研究了鈦鎳二元合金中Ni含量、水冷銅輥轉(zhuǎn)速、不同溫度退火處理對薄帶顯微組織、室溫相組成、相變行為和形狀記憶行為的影響規(guī)律。得到了以下主要結(jié)果:鑄態(tài)和退火態(tài)激冷Ti-x Ni(x=45~49.8 at.%)合金薄帶室溫組成相為馬氏體M(B19’相,單斜結(jié)構(gòu))和母相A(B2相,Cs Cl型結(jié)構(gòu)),顯微組織呈縱橫排列的柱狀,具有優(yōu)異的形狀記憶效應(yīng)。當(dāng)Ni含量在45~48at.%范圍內(nèi)時,合金薄帶冷卻/加熱時發(fā)生A→M/M→A型可逆馬氏體相變;Ni含量為49和49.8at.%時,合金薄帶冷卻時發(fā)生A→R→M兩階段馬氏體相變,加熱時發(fā)生M→A一階段馬氏體相變。隨Ni含量升高,馬氏體相變溫度(TM)、馬氏體逆相變溫度(TA)和正、逆馬氏體相變熱滯(ΔTM)升高,Ni含量為47at.%時合金薄帶的形狀記憶效應(yīng)最優(yōu)。在制備Ti-47Ni、Ti-48Ni和Ti-49Ni合金薄帶時,隨銅輥轉(zhuǎn)速增加,三種合金薄帶的晶粒變得細(xì)小,正逆相變類型未隨輥速增加而變化,但相變溫度會逐漸降低,形狀記憶恢復(fù)率提高。隨輥速增加,Ti-49Ni合金薄帶的相變熱滯減小,Ti-47Ni和Ti-48Ni合金薄帶的相變熱滯先增大后減小,最大相變熱滯在輥速為1000r/min時取得。退火溫度對激冷Ti-Ni形狀記憶合金薄帶的相組成和組織形態(tài)影響不大,但影響合金薄帶的相變行為和形狀記憶效應(yīng)。退火態(tài)Ti-45Ni、Ti-47Ni合金薄帶冷卻/加熱時發(fā)生A→M/M→A型可逆馬氏體相變,隨著退火溫度升高,合金薄帶的相變溫度、相變熱滯和形狀記憶回復(fù)率在小范圍內(nèi)波動。退火態(tài)Ti-49Ni合金薄帶冷卻/加熱時發(fā)生A→M/M→A型可逆馬氏體相變,隨著退火溫度升高,合金薄帶的相變溫度升高,當(dāng)退火溫度由600℃升至900℃時,TM溫度由38.92℃升高到61.19℃。退火態(tài)Ti-47Ni合金薄帶的形狀記憶效應(yīng)最好。
【學(xué)位授予單位】：陜西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG139.6
【圖文】：

B2 相向正交 R、單斜 B19’相二階相變；當(dāng)摻雜 Cu 元素的含量大于 15%時，該合金則只會發(fā)生 B2 到 B19 一階馬氏體相變。如圖 1-1（a）所示，在冷卻、加熱過程的 DSC曲線上只有一個相變峰，分析圖 1-1（b）的 XRD 數(shù)據(jù)可得，合金中發(fā)生了 B2 到 B19一階馬氏體相變。但摻雜 Cu 元素的含量大于 15 %時，合金脆性將大大增加，韌性減小、可加工性和形狀恢復(fù)率將變差；當(dāng) Cu 含量從 15%增加到 25%時，相變熱滯會稍微有所降低，表面氧化膜質(zhì)量、耐腐蝕性下降。此外，Ti-22.8Ni-23.7Cu 兩個階段的彈性模量分別約為 7GPa 和 25GPa，明顯低于晶態(tài)下 TiNi 合金的彈性模量(奧氏體態(tài)下為 65～75GPa)，導(dǎo)致此現(xiàn)象的主要原因是在 Ti-Ni 合金中加 Cu 會使原子之間結(jié)合力有所下降[49-51]。正是由于此缺點，大大限制了高 Cu 含量 Ti-Ni-Cu 合金的應(yīng)用和推廣[41]。

合金在室溫表現(xiàn)出 SME＋SE，添加 Cr 元素后合金則完全呈現(xiàn)出 SE。熊梅等人的研究結(jié)果得出的結(jié)論與上述結(jié)論一致，并且對 Ti-50.8Ni 合金進(jìn)行時效處理時發(fā)現(xiàn)，隨著時效保溫時間延長，合金的強度會在一定范圍內(nèi)不斷提高，塑韌性變差[53]。當(dāng)加入 Cr 元素后，合金的超彈性會隨著應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)次數(shù)的增加表現(xiàn)出完全的超彈性[54]。此結(jié)論和賀志榮等人的研究一致[41]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2739879