本文關(guān)鍵詞：機械合金化法制備TiNi合金的微觀組織與性能

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【摘要】：TiNi形狀記憶合金自1970年產(chǎn)生以來,以其優(yōu)異的性能獲得一些行業(yè)的青睞,目前近等原子比的TiNi合金是應(yīng)用量最大的形狀記憶合金,這主要由于其優(yōu)異的形狀記憶效應(yīng)和超彈性能,以及高比強度、無磁性、耐蝕、耐磨、生物相容性好、高阻尼和電阻突變等特性。作為一種新型功能材料在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的制備方法存在產(chǎn)品成分偏析的現(xiàn)象。機械合金化技術(shù)制備的NiTi合金,是一種具有非晶或微晶結(jié)構(gòu)的材料,能夠改善金屬間化合物的脆性。本文主要對TiNi混合粉末機械合金化過程以及產(chǎn)物的微觀組織和性能進行了研究。并從熱力學和動力學角度對機械合金化產(chǎn)物做了分析。利用XRD、SEM、EDS等多種測試手段,對不同球磨時間下的產(chǎn)物的物相、微觀形貌和元素成分進行了分析,研究表明：隨球磨時間延長Ti-Ni混合粉末的微觀組織發(fā)生了明顯的改變,其在球磨過程中逐步形成置換固溶體,球磨19h開始出現(xiàn)非晶,27h的產(chǎn)物除非晶態(tài)TiNi合金粉外還有Ni固溶體相；高能球磨30h的產(chǎn)物除非晶相外,還發(fā)生明顯的固相反應(yīng),生成了TiNi, Ni3Ti,Ti3Ni4等物相。此時合金化過程基本完成。球磨過程中,混合粉末成分逐漸趨于均勻,呈層片狀復(fù)合顆粒。利用Miedema半經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯iNi體系的合金化過程進行熱力學計算,結(jié)果表明機械球磨過程中是按照固溶體→非晶→金屬間化合物來進行。跟實驗結(jié)果較為相符。另外,機械合金化過程中產(chǎn)生的大量缺陷也為擴散提供便利條件。球磨過程中晶粒細化以及產(chǎn)生的大量位錯、晶界等各種缺陷使得Ti在Ni中的固溶度顯著增加,這也是引起合金化的主要原因之一。對球磨30小時的合金粉末進行DSC測試和退火處理,DSC顯示粉末在升溫過程中都有非晶的晶化和連續(xù)相變過程,并且非晶轉(zhuǎn)變溫度和相變溫度會隨著球磨時間的延長有明顯的降低。XRD結(jié)果顯示在1000℃下主要退火產(chǎn)物是Ni3Ti、 Ti2Ni, TiNi2、TiNi和TiC,在650℃下主要退火產(chǎn)物與在1000℃下主要退火產(chǎn)物相似。但在上述兩個退火溫度下TiNi并不是主要物相,其中在650℃退火時TiNi的含量明顯更低。利用常規(guī)真空燒結(jié)和等離子真空燒結(jié)兩種燒結(jié)方式,結(jié)果表明：兩種燒結(jié)方式下都不可能獲得單一的具有形狀記憶效應(yīng)的TiNi相,但溫度越高,TiNi相的相對比例越高,同時試樣密度有所增加。利用等離子體燒結(jié)法得到的致密樣品TiNi相比例較高,晶粒細密,達到微米級,硬度達900HV,是常規(guī)熔煉法制得TiNi合金的2-5倍,對等離子燒結(jié)法制備的樣品進行力學性能測試,結(jié)果表明有一定形狀記憶效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：機械合金化 TiNi形狀記憶合金 高能球磨 粉末冶金 等離子體燒結(jié)(SPS)
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG139.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 機械合金化的發(fā)展歷史11
• 1.2 機械合金化的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用領(lǐng)域11-12
• 1.3 機械合金化的基本原理12-14
• 1.4 機械合金化過程的主要影響因素14-16
• 1.5 機械合金化法的優(yōu)點16-17
• 1.6 機械合金化法制備金屬間化合物17-19
• 1.7 機械合金化法制備彌散強化金屬間化合物19
• 1.8 機械合金化法制備金屬間化合物19-20
• 1.9 TiNi合金及其合成工藝介紹20-23
• 1.10 TiNi合金的應(yīng)用領(lǐng)域23-24
• 1.11 本課題研究的現(xiàn)狀、研究目的和意義24
• 1.12 本課題的研究內(nèi)容24-26
• 第2章 試驗方法與設(shè)備26-31
• 2.1 試驗流程圖26-27
• 2.2 配料27
• 2.3 實驗設(shè)備27-28
• 2.4 檢測設(shè)備及方法28-31
• 第3章 TiNi合金粉末的制備與表征分析31-44
• 3.1 球磨時間對混合粉末微觀形貌的影響31-35
• 3.2 球磨時間對TiNi粉末物相影響35-40
• 3.3 TiNi的機械研磨40-41
• 3.4 機械球磨過程中關(guān)于粉體污染問題的討論41-42
• 3.5 小結(jié)42-44
• 第4章 機械合金化熱力學分析44-62
• 引言44
• 4.1 Miedema理論模型簡介44-47
• 4.2 元合金形成熱的表達式47-48
• 4.3 Miedema半經(jīng)驗理論在TiNi體系機械合金化中的應(yīng)用48-55
• 4.4 用公式(22)計算的結(jié)果及討論55
• 4.5 機械合金化過程動力學分析55-57
• 4.6 機械合金化過程中TiNi元素的相互擴散57-59
• 4.7 機械合金化過程中Ti在Ni中固溶度的擴展59-61
• 4.8 小結(jié)61-62
• 第5章 熱處理及其結(jié)果討論62-69
• 5.1 熱分析結(jié)果與討論62-65
• 5.2 粉末松裝退火結(jié)果分析65-67
• 5.3 小結(jié)67-69
• 第6章 TiNi合金粉末燒結(jié)成型研究69-85
• 6.1 燒結(jié)原理69-71
• 6.2 燒結(jié)溫度的影響71-75
• 6.3 保溫時間的影響75-77
• 6.4 等離子體燒結(jié)制備TiNi合金77-82
• 6.5 兩種燒結(jié)方式的對比82
• 6.6 關(guān)于燒結(jié)過程中沒有形成單一的TiNi相的討論82-84
• 6.7 小結(jié)84-85
• 第7章 結(jié)論與展望85-87
• 7.1 結(jié)論85
• 7.2 展望85-87
• 致謝87-88
• 參考文獻88-94
• 附錄94

【參考文獻】

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本文編號：780103