負(fù)膨脹金屬材料的探索.pdf

1、本文探索了NiTi基及FeNiCo系列負(fù)熱膨脹合金，研究了合金成分變化及熱機(jī)械處理工藝對(duì)其負(fù)熱膨脹性能、組織結(jié)構(gòu)、相變特性、以及力學(xué)性能的影響規(guī)律。相關(guān)研究對(duì)于豐富和發(fā)展負(fù)熱膨脹合金理論、探索開發(fā)新型寬溫度范圍的負(fù)熱膨脹金屬材料具有一定的意義。 研究表明，Ti46.3Ni44.7Nb9合金在室溫下進(jìn)行同一軋制方向，壓下量分別為5％、7％、9％的冷軋后，其軋制方向上的熱膨脹系數(shù)分別為α(-130～130℃)=-38.044×10-

2、6℃-1、-22.921×10-6℃-1、-22.684×10-6℃-1，而其熱軋態(tài)合金則隨著溫度的升高表現(xiàn)出正的熱膨脹趨勢(shì)，其值為7.378×10-6℃-1；Ti44Ni47Nb9合金在液氮和干冰溫度下進(jìn)行同一軋制方向，壓下量分別為5％、7％、9％的冷軋后，其軋制方向上的熱膨脹系數(shù)α(-140-60℃)=-15.100×10-6℃-1。其原因在于軋制變形后的TiNiNb合金發(fā)生了應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，形成了有效的內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，控制試樣加熱冷

3、卻時(shí)所伴生的B2()B19’相變，從而表現(xiàn)出冷脹熱縮。 對(duì)NiTi合金的探索研究表明，Ni50.6Ti49.4合金在200MPa外加應(yīng)力作用下進(jìn)行350℃，20h的約束時(shí)效后，其熱膨脹系數(shù)α(-50～200℃)=7.6×10-6℃-1，未得到預(yù)期的負(fù)熱膨脹行為；當(dāng)外加應(yīng)力為400MPa時(shí)，該合金在寬溫度區(qū)間內(nèi)均為正的熱膨脹，僅在60～75℃區(qū)間內(nèi)為負(fù)的熱膨脹。其原因可能是由于在室溫下施加應(yīng)力時(shí)，合金發(fā)生了應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變及馬氏

4、體再取向，形成了內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，這種內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)的存在會(huì)破壞預(yù)期中時(shí)效析出Ti3Ni4相所帶來的有利于實(shí)現(xiàn)負(fù)膨脹行為的有效內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)，因此試樣中無法形成具有特定取向的R相或B19’相，所以合金不具有負(fù)膨脹特性。 對(duì)FeNiCo系合金的探索表明：Fe64.8Ni31Co4.2、Fe63.5Ni32.5Co4、Fe63.3Ni32.5Co4Nb0.2、Fe63.8Ni32Co4Ta0.2、Fe63.8Ni32Co4Zr0.2等的熱膨脹系數(shù)約為α