纳米晶TiNiPt(Pd)记忆合金相变行为与力学性能研究

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应变玻璃是母相向长程有序的马氏体相转变受到抑制所形成的短程有序纳米畴。应变玻璃最早被发现于Ni掺杂的Ti Ni合金中,它表现出独特的性质:结构不随温度变化而改变、动态力学频率依赖性、非各态遍历性、母相基体中存在纳米应变畴等。应变玻璃态合金因具有许多优异的性能而受到广泛关注。以往报道的应变玻璃是通过固溶、大变形冷轧后低温退火、固溶后低温时效等手段引入高密度缺陷抑制马氏体相变而获得,因此使合金失去马氏体相变是获得应变玻璃的一个先决条件。已探知,当Ti Ni晶粒尺寸小于15 nm时,合金中的热诱发B2→B19’及B2→R相变均被抑制,成为形成应变玻璃态的一个前提。但大变形冷拔及低温退火获得的纳米晶Ti Ni因晶粒异常长大而呈现B2→R相变。有研究表明利用Ni和Pd两种缺陷共掺杂可在Ti49Ni51-xPdx合金中获得应变玻璃态,因此通过掺杂第三组元可望在纳米晶Ti Ni X中获得应变玻璃。本文通过大变形冷拔及低温退火获得纳米晶TiNiPt(Pd)合金。利用电阻、DSC、DMA等手段研究了纳米晶TiNiPt(Pd)的相变行为,利用同步辐射研究了纳米晶Ti50Ni35Pt15合金的微观变形行为,利用拉伸机测试了TiNiPt(Pd)的力学性能。结果表明,掺杂10 at.%Pt和15 at.%Pt的纳米晶TiNiPt呈现应变玻璃态,表现出降温电阻异常升高、结构不随温度变化、储能模量存在频率依赖性,具有非各态遍历性等现象,玻璃化转变温度T0分别为-15℃和49℃。而掺杂5 at.%Pt的纳米晶TiNiPt合金则未呈现应变玻璃态。纳米晶Ti50Ni20Pd30合金未表现出应变玻璃态,呈现出B2→R相变。力学性能测试表明,纳米晶应变玻璃Ti50Ni35Pt15合金的室温超弹可恢复应变达6.35%,在低于T0温度超过100℃时仍具有超弹性,可恢复应变达6.27%。在超过200℃的较宽温度范围内,杨氏模量约为30 GPa。原位同步X射线衍射测量表明,在加载时发生应变玻璃B2→R→B19两步相变,卸载时发生B19→B2应变玻璃一步相变。纳米晶应变玻璃Ti50Ni40Pt10合金的超弹可恢复应变比纳米晶Ti50Ni35Pt15的大,可达10%。未发生应变玻璃转变的纳米晶Ti50Ni45Pt5合金也表现出较大的超弹性和较高的强度,超弹应变可达7.61%。而纳米晶Ti50Ni20Pd30合金未表现出超弹性。
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