本文選題：Ti-Ni-Cu-Pd合金 + 窄滯后形狀記憶合金�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：Ti-Ni合金具有大恢復(fù)應(yīng)變和應(yīng)力,但相變滯后寬,作為驅(qū)動器材料時響應(yīng)速度慢、靈敏度低,不能滿足驅(qū)動材料對靈敏度、響應(yīng)速度日益增長的要求。本文提出制備非化學(xué)計量比Ti-Ni-Cu-Pd窄滯后形狀記憶合金,通過調(diào)整Pd含量來減小相變滯后,并利用時效處理改善形狀記憶效應(yīng)的新思路。采用X射線衍射分析、透射電子顯微分析、示差掃描熱分析、掃描電鏡分析、硬度試驗、拉伸試驗等方法系統(tǒng)研究了Ti-Ni-Cu-Pd合金的顯微組織、馬氏體相變、時效析出行為及應(yīng)變恢復(fù)特性。研究表明,隨著Pd含量增加,Ti_(50.5)Ni_(38-x)Cu_(11.5)Pd_x和Ti_(49.5)Ni_(39-x)Cu_(11.5)Pd_x合金中馬氏體均為正交結(jié)構(gòu)(B19)馬氏體。添加適量Pd,使Ti-Ni-Cu-Pd合金λ2值接近1,獲得了窄相變滯后和高熱循環(huán)穩(wěn)定性。Ti_(50.5)Ni_(33.5)Cu_(11.5)Pd_(4.5)合金僅有4.8oC的相變滯后,相變溫度在5000次熱循環(huán)后變化小于1oC。TEM觀察表明,在熱循環(huán)過程中位錯極難引入,這是Ti-Ni-Cu-Pd合金呈現(xiàn)高相變溫度穩(wěn)定性的主要原因。示差掃描量熱分析表明,Ti_(49.5)Ni_(34.5)Cu_(11.5)Pd_(4.5)合金經(jīng)不完整熱循環(huán)后呈現(xiàn)出明顯的溫度記憶效應(yīng),即在DSC曲線上逆相變峰存在分峰現(xiàn)象。隨不完整熱循環(huán)次數(shù)的增加,分峰現(xiàn)象變得明顯。在隨后的完整熱循環(huán)過程中Ti_(49.5)Ni_(34.5)Cu_(11.5)Pd_(4.5)合金的溫度記憶效應(yīng)呈現(xiàn)出可重復(fù)性。當(dāng)經(jīng)過1000次完整熱循環(huán)后,合金的溫度記憶效應(yīng)仍不消失,這與傳統(tǒng)的記憶合金完全不同。這種可重復(fù)溫度記憶效應(yīng)的機制在于不完整熱循環(huán)過程中引入少量位錯導(dǎo)致馬氏體內(nèi)位錯分布不均勻,而完整熱循環(huán)過程中引入的位錯數(shù)量極少,因而不完整熱循環(huán)過程中形成的不均勻位錯組態(tài)難于被完整熱循環(huán)破壞。研究表明,Ti_(50.5)Ni_(33.5)Cu_(11.5)Pd_(4.5)合金時效析出Ti2Cu型第二相,時效初期為細小顆粒狀,隨時效時間的延長或時效溫度的升高,逐漸長大呈片狀。時效后,該合金發(fā)生兩步馬氏體相變。Ti_(49.5)Ni_(33.5)Cu_(11.5)Pd_(5.5)合金時效析出(Ni,Cu)2Ti型第二相,在時效溫度較低時,析出相為彌散方片狀;時效溫度較高時,析出相尺寸長大,呈片狀及球狀。當(dāng)時效溫度為600oC和650oC時,該合金分別發(fā)生兩步和三步相變。Ti2Cu和(Ni,Cu)2Ti型相析出引起成分變化和產(chǎn)生應(yīng)力場的綜合作用導(dǎo)致多步相變現(xiàn)象出現(xiàn)。硬度和拉伸試驗表明,Ti-Ni-Cu-Pd合金的硬度和可恢復(fù)應(yīng)變隨時效溫度的升高或時效時間的延長呈現(xiàn)峰值效應(yīng)。在500oC時效1小時,大量細小彌散第二相析出,對基體的強化效果最強,改善了形狀記憶效應(yīng)。拉伸變形5%時,500oC/1h時效Ti_(50.5)Ni_(33.5)Cu_(11.5)Pd_(4.5)合金的應(yīng)變恢復(fù)率達97.8%,較固溶態(tài)合金提高了21%。
[Abstract]:Ti-Ni alloy has large recovery strain and stress, but the hysteresis of phase transition is wide, the response speed is slow and the sensitivity is low, which can not meet the requirements of the driving material for the sensitivity and the increasing response speed. In this paper, a new idea of preparing non-stoichiometric Ti-Ni-Cu-Pd narrow-hysteresis shape memory alloys is proposed, which can reduce phase transition hysteresis by adjusting PD content, and improve shape memory effect by aging treatment. The microstructure and martensite transformation of Ti-Ni-Cu-Pd alloy were systematically studied by means of X-ray diffraction, transmission electron microscopy, differential scanning thermal analysis, scanning electron microscopy, hardness test and tensile test. Aging precipitation behavior and strain recovery characteristics. The results show that with the increase of PD content, the martensite in the titix 50.5 / Niac (38-xCZ) and the Ti_(49.5)Ni_(39-x)Cu_(11.5)Pd_x alloy are both orthonormal structure (B19) martensite. The results show that the martensite in the Pdx alloy and the Ti_(49.5)Ni_(39-x)Cu_(11.5)Pd_x alloy are of orthogonal structure. By adding proper amount of PD, the 位 _ 2 value of Ti-Ni-Cu-Pd alloy is close to 1, and the narrow phase transformation hysteresis and high thermal cycle stability. The results show that the phase transition hysteresis of Ti-Ni-Cu-Pd alloy is only the same as that of 4.8oC, and the change of phase transition temperature after 5000 thermal cycles is smaller than that of 1oC.TEM. The results show that the dislocation is difficult to be introduced during thermal cycling. This is the main reason for the high temperature stability of Ti-Ni-Cu-Pd alloy. The differential scanning calorimetry (DSC) analysis shows that there is an obvious temperature memory effect after incomplete thermal cycling in the titiaphe alloy (49.5 / nil / 34.5 / C), i.e., the phenomenon of peak splitting is found in the inverse phase transition peak on the DSC curve. With the increase of incomplete thermal cycles, the phenomenon of peak splitting becomes obvious. During the subsequent complete thermal cycle, the temperature memory effect of TiStug 49.5NiS / 34.5 / C / C / C / C / C / C / C / C / C / C / C / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / T / After 1000 complete thermal cycles, the temperature memory effect of the alloy does not disappear, which is completely different from the traditional memory alloy. The mechanism of this repeatable temperature memory effect lies in the fact that the introduction of a small amount of dislocation in the incomplete thermal cycle leads to the uneven distribution of dislocation in martensite, while the number of dislocations introduced in the complete thermal cycle is very small. Therefore, the nonuniform dislocation configuration formed during incomplete thermal cycling is difficult to be destroyed by complete thermal cycle. The results show that the second phase of Ti2Cu is precipitated from the second phase of the Ti2Cu type after aging, and the prolongation of the aging time or the increase of the aging temperature makes the alloy gradually grow up as a sheet. After aging, the two-step martensite transformation. Tiken 49.5Ni33.5 / CuD _ (5. 5) was precipitated from the alloy, and the precipitated phase was in the form of dispersive flake at a lower aging temperature, and the precipitated phase grew in flake and spherical shape at a higher aging temperature. When the aging temperature is 600oC and 650oC, the two-step and three-step phase transition. Ti _ 2Cu and Ni _ 2O _ Cu _ 2Ti precipitates lead to the composition change and the comprehensive effect of the stress field, which leads to the multi-step phase transition phenomenon. Hardness and tensile tests show that the hardness and recoverable strain of Ti-Ni-Cu-Pd alloy show a peak effect on the increase of temperature at any time or the prolongation of aging time. After 500oC aging for 1 hour, a large number of fine dispersed second phases precipitated, which had the strongest strengthening effect on the matrix and improved the shape memory effect. The strain recovery rate of 500oC / 1 h aging titip 50.5 / Nix / Ni33.5 / CuSP 11.5PdD / 4.5) alloy is 97.8, which is higher than that of the solid solution alloy by 21. 8%. The strain recovery rate of the alloy is 97.8%, which is higher than that of the solid solution alloy, and the strain recovery rate of the alloy is 97.8%, higher than that of the solid solution alloy.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.6

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本文編號：1831728