等通道角擠壓變形TiNi形狀記憶合金的顯微組織與性能研究.pdf

1、本文采用金相顯微觀察、掃描電鏡觀察、X射線衍射分析、透射電鏡觀察、差示掃描量熱分析、彎曲試驗和拉伸試驗等方法系統(tǒng)地研究等通道角擠壓變形制備的塊狀超細晶TiNi形狀記憶合金(Ti49.2Ni50.8，at.％和Ti50.2Ni49.8，at.%)的顯微組織、馬氏體相變行為、形狀記憶效應(yīng)、力學(xué)性能與超彈性行為，著重考察了合金成分和退火處理工藝制度等因素對顯微組織、馬氏體相變行為、形狀記憶效應(yīng)和超彈性行為的影響規(guī)律，揭示了合金成分-工藝-組織

2、-性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　 本研究表明，Ti49.2Ni50.8合金在室溫下主要由B2結(jié)構(gòu)的母相組成，Ti50.2Ni49.8合金在室溫下主要由B19'結(jié)構(gòu)的馬氏體相組成，同時這兩種合金組織中均含有少量的Ti2Ni相顆粒。透射電鏡觀察表明等通道角擠壓變形處理Ti49.2Ni50.8合金的晶粒尺寸為290 nm，當(dāng)退火處理溫度低于500℃時，晶粒尺寸近似保持不變，當(dāng)退火處理溫度高于500℃時，晶粒迅速長大。等通道角擠壓變形處理T

3、i50.2Ni49.8合金的晶粒尺寸為880 nm；當(dāng)退火處理溫度低于600℃時，晶粒尺寸近似保持不變，當(dāng)退火處理溫度高于600℃時，晶粒開始長大。相對于粗晶合金，等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的馬氏體相變溫度急劇下降，馬氏體相變滯后大幅度升高，相變熱循環(huán)穩(wěn)定性明顯提高，冷卻過程中的相變順序為B2→R→B19'。隨著退火處理溫度的升高，馬氏體正相變溫度單調(diào)上升，而馬氏體逆相變溫度和R相變溫度則呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在4

4、00℃退火處理時達到峰值。等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的屈服強度比相應(yīng)粗晶合金提高了近2倍，達到1047MPa；誘發(fā)塑性變形的屈服應(yīng)力與誘發(fā)馬氏體相變的臨界應(yīng)力之間的差值提高了2倍，抑制了位錯運動，從而改善了合金的單程形狀記憶效應(yīng)、超彈性及其循環(huán)穩(wěn)定性。等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50.8合金的單程形狀記憶效應(yīng)隨著退火處理溫度的升高而逐漸衰減；當(dāng)退火處理溫度低于600℃時有助于提高等通道角擠壓變形Ti49.2Ni50

5、.8合金的超彈性性能；600℃退火處理后合金的超彈性性能明顯下降。等通道角擠壓變形后600℃退火處理可以明顯改善Ti49.2Ni50.8合金的雙程記憶效應(yīng)。經(jīng)過與Ti49.2Ni50.8合金相同的等通道角擠壓變形工藝后，Ti50.2Ni49.8合金的屈服強度與粗晶合金相比提高了30%，達到890 MPa，馬氏體相變溫度略有下降，相變熱循環(huán)穩(wěn)定性與粗晶合金相比沒有明顯提高。這主要是因為其晶粒尺寸較大，熱循環(huán)過程中引入的位錯密度較高。熱循環(huán)