Ti-Ni-Hf基高溫記憶合金的微觀變形機制研究.pdf

1、本文主要通過快速凝固法制備出Ti-Ni-Hf基合金薄帶,并利用XRD、DSC、DMA、TEM和拉伸等試驗系統(tǒng)研究了Ti-Ni-Hf基合金薄帶的組織結(jié)構(gòu)、相變行為、力學(xué)行為和形狀記憶效應(yīng),闡明了其在變形過程中的組織結(jié)構(gòu)演化規(guī)律,揭示了相應(yīng)的微觀變形機制。
　　實驗結(jié)果表明,經(jīng)退火處理的Ti-Ni-Hf基合金薄帶的室溫相組成主要包括B19′馬氏體和(Ti,Hf)2Ni相,B19′馬氏體主要呈現(xiàn)矛頭狀,其內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)主要為(001)復(fù)合孿

2、晶。薄帶中晶粒尺寸存在較大差異,即存在著大量的細(xì)小納米晶粒,也有較多的微米級晶粒。隨著退火溫度升高或退火時間延長,薄帶中(Ti,Hf)2Ni顆粒逐漸在粗大晶粒內(nèi)部和細(xì)小納米晶粒的晶界位置析出長大,同時細(xì)小晶粒的尺寸也因為退火溫度(時間)的作用而逐漸增大。
　　DSC測試結(jié)果表明,退火后的Ti-Ni-Hf基合金薄帶只發(fā)生B2?B19′單步相變。隨著退火溫度升高或退火時間延長,Ti36Ni41Hf15Cu8合金薄帶的相變溫度逐漸升高。

3、當(dāng)退火溫度低于800℃或退火時間在5h以下時,在薄帶的DSC曲線上存在多個 B2?B19′相變峰,分別對應(yīng)微米級晶粒和細(xì)小納米晶粒的相變過程。
　　形狀記憶效應(yīng)實驗結(jié)果顯示,經(jīng)500℃退火1h的Ti36Ni41Hf15Cu8合金薄帶的最大完全可逆恢復(fù)形變高達(dá)約6％,這是迄今為止在Ti-Ni-Hf合金中獲得的最大完全可逆應(yīng)變。隨著退火溫度升高,Ti36Ni41Hf15Cu8合金薄帶的形狀記憶效應(yīng)下降。這主要與(Ti,Hf)2Ni顆粒

4、的尺寸和分布、晶粒尺寸有關(guān)。當(dāng)退火溫度升高到600℃時,薄帶拉伸5.7%后,其形變不完全可恢復(fù)。當(dāng)退火溫度繼續(xù)升高,薄帶的最大完全可恢復(fù)應(yīng)變持續(xù)減小。
　　TEM觀察表明,Ti36Ni41Hf15Cu8合金薄帶被拉伸2%時,(001)復(fù)合孿晶開始發(fā)生再取向,處于有利取向的(001)復(fù)合孿晶區(qū)域開始擴張長大,不利取向的(001)復(fù)合孿晶區(qū)域逐漸被消耗。該階段變形主要通過(001)孿晶區(qū)域界面的移動來提供。當(dāng)薄帶被拉伸4%時,薄帶內(nèi)的