形狀記憶合金作為重要的功能材料,被廣泛應用于很多領(lǐng)域。其形狀記憶效應和超彈性均與馬氏體相變密切相關(guān),而馬氏體相變又強烈依賴于合金的元素含量及無序度。因此,為了得到性能優(yōu)異的材料,需要對其合金化的影響規(guī)律進行系統(tǒng)研究。本論文采用結(jié)合相干勢近似的精確餅模型軌道方法（EMTO-CPA）,對兩類形狀記憶合金的合金化進行了第一性原理研究。β鈦合金具有許多優(yōu)良的物理特性,使之可以被設(shè)計成性能優(yōu)異的形狀記憶合金以及生物醫(yī)用材料。但實際上,在β鈦合金中往往會存在一些作為析出相出現(xiàn)的亞穩(wěn)態(tài)ω相。本論文通過對Ti-Mo合金的柯西壓力、Pugh比B/G以及泊松比v進行研究發(fā)現(xiàn),相比于基體的β相,析出的ω相本征塑性較差,且具有較大的楊氏模量。因此,ω相的出現(xiàn)不僅會破壞β鈦合金的形狀記憶效應,而且使得材料容易發(fā)生脆化,在醫(yī)學應用中導致應力屏蔽現(xiàn)象的出現(xiàn)。為了有效控制ω相,本論文對β-ω相變路徑進行系統(tǒng)研究,并且發(fā)現(xiàn)在其相變路徑上會產(chǎn)生明顯的能壘,從而抑制ω相的出現(xiàn)。相比于晶格坍塌效應,由晶格形變所引起的共格應變能對總能壘的貢獻可以忽略不計。在β-ω相變過程中,伴隨著金屬鍵向共價鍵的轉(zhuǎn)變,其主要貢獻來源于d軌道電... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２－３形狀記憶效應【箭頭（１）、（２）、（３）】和超彈性【箭頭⑷、（５）】機理示意圖??此外，形狀記憶效應根據(jù)二次冷卻過程中形變效果的不同，具體又可分??

?ＴｉＭｏ和ＮｉＣｏＭＧａ合金相穩(wěn)定性及彈性行為第一性原理研究???合金加熱后能恢復髙溫奧氏體狀態(tài)時的形狀，冷卻后變?yōu)榕c高溫奧氏體??形狀相同但取向相反的形狀，稱為全程形狀記憶效應。??初始形狀?低溫變形?加熱?冷卻??單程?羅?紙２＾＾??雙程??全程?＾?（＾＼??圖２－４三種類型形狀記憶合金的示意圖??超彈性是鐵彈材料的一種應用表現(xiàn)［１，叱鐵彈材料的鐵彈性是指材料應變??大小與外加應力不是簡單的線性關(guān)系，而是呈現(xiàn)滯后回線的關(guān)系［７，８］。鐵彈材??料的鐵彈性在物理機制上是和鐵電材料的鐵電性，鐵磁材料的鐵磁性是平行??的概念，這三種性質(zhì)所分別對應的鐵彈材料、鐵電材料和鐵磁材料統(tǒng)稱為鐵??性材料［７，?９，?１０］。??超彈性又被稱為偽彈性，可以由圖２－３的箭頭（４）－（５）來描述：箭頭（４）是??材料在高溫奧氏體狀態(tài)下通過外加應力發(fā)生變形，造成應力誘發(fā)的馬氏體相??變并產(chǎn)生大量的宏觀應變；箭頭（５）是表示卸載應力后，馬氏體失去其穩(wěn)定性??發(fā)生馬氏體逆相變，從而恢復到初始的形狀。??２．１．３形狀記憶合金發(fā)展概述??早在１９３２年，瑞典化學家Ｏｈｌａｎｄｅｒ首次發(fā)現(xiàn)了在金鎬（Ａｕ－Ｃｄ）合金中??存在金屬相變，合金的形狀被改變后加熱到高溫能恢復到初始形狀。１９３８年，??Ｇｒｅｎｉｎｇｅｒ和Ｍｏｏｒａｄｉａｎ兩人在Ｃｕ－Ｚｎ合金中觀察到了金屬具有的形狀記憶效??應［１１］。蘇聯(lián)學者Ｋｕｒｄｊｕｍｏｖ等人于１９４８年預測，在能發(fā)生可逆相變的形狀??記憶合金中，有可能出現(xiàn)熱彈性的馬氏體。１９４９年，他們在Ｃｕ－１４．７Ａｌ－ｌ．５Ｎｉ??合金中發(fā)現(xiàn)了熱彈性馬氏體，并于１９５９年發(fā)表了相關(guān)文章，文章中稱

?北京科技大學博士學位論文???圖２－Ｓ?Ｔｉ－Ｎｉ形狀記憶合金在生物醫(yī)學領(lǐng)域中的應用Ｍｌ??（１?）生物相容性要求［４２］。生物相容性是人體組織與移植材料相互包容和??適應的程度，即移植材料的進入是否會對人體組織造成破壞、毒害或是其它??有害的影響。然而，移植材料植入生物體后，有可能引發(fā)難以控制和預期的??移植物與人體組織器官之間的化學反應。２０世紀７０年代研究發(fā)現(xiàn)，Ｔｉ－６Ａ１－??４Ｖ合金中釩（Ｖ）容易聚集在器官上，影響組織和細胞的生長，且具有較大??的細胞毒性，會引起惡性組織反應，對人體的組織細胞和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定??－９－??

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3395196