TiNi基金屬玻璃復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能研究.pdf

1、本文選擇具有形狀記憶效應(yīng)和較強非晶形成能力的(Ti0.5Ni0.5)100-xCux系合金，研究了銅含量變化(x=0，10，15，20，25，30，35，40)對(Ti0.5Ni0.5)100-xCux合金系組織和力學(xué)性能的影響，優(yōu)化出綜合力學(xué)性能優(yōu)異的(Ti0.5Ni0.5)80 Cu20合金，其斷裂強度為2246MPa，壓縮塑性達(dá)到12.2％，組織中僅為非晶基體和過冷奧氏體相B2-Ti(Ni,Cu)和熱致馬氏體相B19’-Ti(Ni

2、,Cu)，而無其他金屬間化合物相，應(yīng)力加載形變過程中通過形狀記憶晶相TRIP效應(yīng)對非晶基體增韌，并表現(xiàn)出強烈加工硬化行為。在此基礎(chǔ)上，研究了(Ti50Ni50-yMy)80Cu20合金體系，M=Zr或Co，其中，Zr為提高馬氏體相變溫度元素，促進(jìn)凝固組織中馬氏體的相轉(zhuǎn)變，但能夠明顯提高非晶形成能力；Co為降低馬氏體相變溫度元素，穩(wěn)定凝固組織中奧氏體相析出。當(dāng)M=Co，y=0.02時，非晶復(fù)合材料的壓縮斷裂強度為2582MPa，塑性應(yīng)變?yōu)?/p>

3、15%。在前述成分優(yōu)化的基礎(chǔ)上，分別設(shè)計了半固態(tài)處理工藝和預(yù)變形退火工藝，進(jìn)一步優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)并提高力學(xué)性能，本文得出結(jié)論如下：
　?。?）隨著銅含量的增大，(Ti0.5Ni0.5)100-xCux合金的非晶形成能力呈現(xiàn)一個從上升、降低再到上升的波形變化，但總體呈現(xiàn)降低趨勢。優(yōu)化出具有綜合力學(xué)性能最優(yōu)的成分點，即在x=20時，合金有最高的斷裂強度2246MPa，且其產(chǎn)生了12.2%塑性應(yīng)變。
　?。?）隨著Zr的不斷添加，此系

4、列非晶合金非晶形成能力先提高后降低，凝固過程的溫度梯度決定了復(fù)合材料的組織梯度，由表及里，主要為非晶相、馬氏體相和奧氏體樹枝晶相。隨著非晶形成能力提高，非晶相體積分?jǐn)?shù)增加。而整個研究成分體系中，隨著Zr的添加，奧氏體含量不斷下降，相變誘發(fā)塑性減弱，從而塑性逐級遞減，強度先升高后降低。(Ti0.5Ni0.48Zr0.02)80Cu20的斷裂強度達(dá)到2345MPa，塑性應(yīng)變達(dá)10.1%；隨著鈷的不斷添加，奧氏體含量不斷升高，相變誘發(fā)塑性增強

5、，從而塑性逐漸上升致奧氏體達(dá)到飽和時下降，強度先升高后下降，(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80 Cu20的綜合性能最佳，斷裂強度達(dá)到2582MPa，塑性應(yīng)變達(dá)15%。加載時形變誘導(dǎo)相變對非晶基體同時增強增韌，復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能優(yōu)異，以連續(xù)屈服和強烈的加工硬化為主要特征。
　?。?）(Ti0.5Ni0.5)80Cu20和(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80 Cu20試樣的組織為晶相和非晶相的復(fù)合結(jié)構(gòu)，晶相為過冷奧氏