本文關(guān)鍵詞：富Ti含量Ti-Ni合金制備及其負熱膨脹性能與相變行為研究

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【摘要】：為了探明富Ti含量Ti-Ni合金的負熱膨脹(NTE)行為規(guī)律及揭示其微觀機理,并實現(xiàn)制備熱膨脹系數(shù)(CTE)可控的Ti-Ni合金基復(fù)合材料的目標,本論文首先采用真空電弧熔煉法結(jié)合快速凝固技術(shù)制備出成分介于33.3~50 at.%Ni之間的一系列富Ti含量Ti-Ni合金,研究了吸鑄、淬火和退火三種熱處理狀態(tài)下的Ti-Ni合金的NTE行為與成分的關(guān)系;隨后通過對此三種狀態(tài)的Ti-Ni合金的相變行為、物相組成的研究,闡明了富Ti含量Ti-Ni合金的NTE行為規(guī)律及其產(chǎn)生的本質(zhì)機理;最后,研究了富Ti含量Ti-Ni合金在循環(huán)壓縮載荷下的力學(xué)性能,并采用粉末燒結(jié)法制備出多孔Si C/Ti-Ni和Pb Ti O3/Ti-Ni復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,具有特定成分的富Ti含量Ti-Ni合金在升溫和降溫過程中呈現(xiàn)NTE行為,其產(chǎn)生原因是Ti-Ni合金中的熱彈性正/逆馬氏體相變,但所測得的NTE應(yīng)變遠小于最大相變應(yīng)變的理論計算值。在30~200℃升溫過程中,成分位于38~50.1 at.%Ni之間的Ti-Ni合金具有明顯的NTE響應(yīng),且NTE系數(shù)的絕對值和NTE應(yīng)變都隨著Ni含量的升高呈先增大后減小的趨勢;當Ni含量為46 at.%,兩者同時達到最大值;所研究的其它成分的Ti-Ni合金不具有NTE行為。富Ti含量Ti-Ni合金的NTE響應(yīng)相對于相變過程具有一定的滯后規(guī)律性,表現(xiàn)為NTE區(qū)間較相變區(qū)間向高溫區(qū)整體移動了25℃左右。吸鑄態(tài)、淬火態(tài)、退火態(tài)的富Ti含量Ti-Ni合金的NTE行為和相變過程隨成分變化的規(guī)律相似;對于相同成分不同狀態(tài)的富Ti含量Ti-Ni合金,它們的NTE起始溫度(Ts)、結(jié)束溫度(Tf)和相變起始溫度(As)、結(jié)束溫度(Af)都遵循退火態(tài)淬火態(tài)吸鑄態(tài)的規(guī)律;但對于NTE應(yīng)變,則表現(xiàn)為退火態(tài)吸鑄態(tài)淬火態(tài)。富Ti含量Ti-Ni合金在恒應(yīng)變(4%)循環(huán)壓縮加載下的最大應(yīng)力值隨Ni含量增加呈先增大后減小的規(guī)律,而殘余應(yīng)變則隨著Ni含量的增加呈不斷增大的趨勢。Si C/Ti-Ni復(fù)合材料NTE系數(shù)的絕對值與Si C含量呈負線性關(guān)系,且符合修正后的ROM混合定則。Pb Ti O3/Ti-Ni復(fù)合材料的CTE隨第二相加入的變化規(guī)律與Si C/Ti-Ni復(fù)合材料類似。
【關(guān)鍵詞】：富Ti含量Ti-Ni合金 負熱膨脹 相變 力學(xué)性能 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 負熱膨脹材料11-15
• 1.1.1 負熱膨脹材料簡介11
• 1.1.2 負熱膨脹材料表征11-12
• 1.1.3 負熱膨脹機理12-13
• 1.1.4 負熱膨脹材料的發(fā)展與應(yīng)用13-15
• 1.2 Ti-Ni合金15-24
• 1.2.1 Ti-Ni合金的相變特征15-19
• 1.2.2 Ti-Ni合金形狀記憶效應(yīng)與超彈性19-21
• 1.2.3 Ti-Ni合金負熱膨脹性能21-23
• 1.2.4 Ti-Ni合金制備方法23-24
• 1.2.5 Ti-Ni合金的應(yīng)用24
• 1.3 Ti-Ni合金基復(fù)合材料24-25
• 1.3.1 Ti-Ni合金基復(fù)合材料的制備方法24
• 1.3.2 Ti-Ni合金基復(fù)合材料近零膨脹性能研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本研究工作主要目的和意義25-26
• 1.5 本研究工作主要內(nèi)容26-27
• 第二章 實驗材料、設(shè)備與方法27-32
• 2.1 實驗材料27-28
• 2.2 實驗設(shè)備28-29
• 2.3 樣品制備方法29-30
• 2.3.1 致密Ti-Ni合金的制備29
• 2.3.2 SiC(PbTiO3)/Ti-Ni復(fù)合材料的制備29-30
• 2.4 表征方法30-32
• 2.4.1 熱膨脹性能測試30-31
• 2.4.2 相變行為分析31
• 2.4.3 物相組成分析31
• 2.4.4 微觀結(jié)構(gòu)分析31
• 2.4.5 力學(xué)性能測試31-32
• 第三章 Ti-Ni合金負熱膨脹行為32-43
• 3.1 前言32
• 3.2 實驗方法32
• 3.3 實驗結(jié)果與分析32-41
• 3.3.1 典型Ti-Ni合金熱膨脹曲線32-34
• 3.3.2 吸鑄態(tài)、淬火態(tài)、退火態(tài)Ti-Ni合金負熱膨脹行為34-39
• 3.3.3 退火態(tài)Ti-Ni合金循環(huán)熱膨脹性能39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 Ti-Ni合金相變行為及負熱膨脹機理分析43-59
• 4.1 前言43
• 4.2 實驗方法43-44
• 4.3 實驗結(jié)果與分析44-57
• 4.3.1 相組成與分布44-49
• 4.3.2 吸鑄態(tài)、淬火態(tài)、退火態(tài)Ti-Ni合金相變行為49-52
• 4.3.3 退火態(tài)Ti-Ni合金相變行為和負熱膨脹行為對比52-53
• 4.3.4 退火態(tài)Ti-Ni合金原位相變53-55
• 4.3.5 富Ti含量Ti-Ni合金負熱膨脹機理分析55-56
• 4.3.6 Ti-Ni合金負熱膨脹行為規(guī)律分析56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第五章 富Ti含量Ti-Ni合金力學(xué)性能及多孔Ti-Ni合金基復(fù)合材料近零膨脹性能 4959-66
• 5.1 前言59
• 5.2 實驗方法59-60
• 5.3 實驗結(jié)果與分析60-64
• 5.3.1 富Ti含量Ti-Ni合金力學(xué)性能60-61
• 5.3.2 SiC/Ti-Ni復(fù)合材料61-63
• 5.3.3 PbTiO3/Ti-Ni復(fù)合材料63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 全文總結(jié)66-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果73-74
• 致謝74-75
• 附件75

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