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镍钛形状记忆合金具有很好的生物相容性、耐蚀耐磨性、高抗疲劳性等,是一种应用前景广阔的医用生物材料,但是NiTi记忆合金在医学应用上,面临一个力学相容性和镍离子溶出的问题。本课题利用等径角挤压(ECAP)工艺对NiTi形状记忆合金进行大塑性变形处理,开展ECAP法制备超细晶镍钛记忆合金的组织和性能的研究,进一步认识大塑性变形对NiTi合金力学性能和耐蚀性能的影响。本课题针对NiTi形状记忆合金经ECAP挤压后的组织和性能开展研究,主要进行了如下工作并得出如下实验结果:1、对ECAP处理后NiTi合金的组织结构进行分析,发现NiTi记忆合金经ECAP工艺处理后,组织发生变形,随着挤压道次增加,晶粒间的位向差增大,大角度晶界形成,晶粒明显细化。从原始组织的20~50μm细化到150nm左右的板条组织,晶粒细化跨越几个数量级。而四道次细化到160~230nm,八道次细化到了90~110nm。运用X射线衍射分析,发现挤压第一、第四和第八道次的NiTi记忆合金,主要相结构是NiTi母相和少量的Ni4Ti3颗粒。2、利用DSC热差分析,发现经ECAP工艺处理后的NiTi合金,由于剧烈塑性变形造成位错缺陷抑制了热弹性马氏体的相变,导致NiTi形状记忆合金的记忆效应暂时丧失。将ECAP处理后的NiTi合金进行时效处理,NiTi合金的记忆性能得到有效恢复。为了保留挤压后合金超细晶的结构和良好的性能,综合考虑相变峰和热滞两个因素,认为ECAP挤压后比较合适的时效工艺是:500℃+30min。3、测定NiTi经ECAP挤压后0、4、8道次的阳极极化曲线,发现随着道次的增加,NiTi合金的自腐蚀电流和维钝电流呈现先减小后略微增加的趋势,但都远远小于0道次的样品,表明ECAP后合金的耐蚀性得到提高。用电化学阻抗谱测定ECAP对NiTi合金耐蚀性能的影响,发现NiTi合金经ECAP处理后EIS阻抗弧半径比粗晶NiTi合金的明显增大;经四道次ECAP处理后NiTi合金EIS阻抗弧半径要比经八道次ECAP处理后EIS阻抗弧大。选用R1+Q1/R2(Q3+R3)模拟电路对EIS进行拟合,由拟合结果可以看出,4道次和8道次样品表面形成的内层致密层要优于0道次,而8道次相比较4道次内部致密层不够优越。4、NiTi合金经过ECAP工艺处理后,不同道次NiTi合金的硬度是总体呈增大趋势,经时效处理后硬度有所下降。挤压后NiTi合金的延伸率随着挤压道次的增加总体呈明显下降,抗拉强度随着挤压道次的增加而增大,这与加工硬化和不平衡晶界的增加有关。经时效后,屈服强度较未时效的整体略微下降,延伸率波动较大,总体比时效前呈上升趋势,这可能是由于热处理降低了不平衡晶界内部的位错密度造成的。时效后抗拉强度较未失效的一道次至四道次有所增加,而四道次以后有所降低。5、NiTi合金的弹性模量随挤压道次的增加整体趋于下降,弹性模量的降低一方面ECAP形变过程中带来的较高的内应力、晶格位错和高密度的三叉晶界,另一方面试验温度下NiTi合金部分处于马氏体状态下。时效后不同道次NiTi都处于母相状态,弹性模量随着挤压道次的增加而略有降低,这是由于热处理过程中合金内部不平衡晶界向平衡晶界转变,伴随有沿晶界的应力松弛,而应力的弹性松弛会引起补充性形变,这样造成了弹性模量的降低。