【摘 要】
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为了开发性能优异的窄热滞Ti-Ni基形状记忆合金及其热处理工艺,本文设计制作了Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr(原子分数)形状记忆合金丝及其弹簧,用X-射线衍射仪、光学显微镜、透射电子显微镜、示差扫描热分析仪和微机控制电子万能试验机等研究了退火和时效工艺对Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金组成相、显微组织、相变行为、力学性能、形状记忆行为和应力-应变循环稳定性的影响规律。结果表明:室温下,3
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为了开发性能优异的窄热滞Ti-Ni基形状记忆合金及其热处理工艺,本文设计制作了Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr(原子分数)形状记忆合金丝及其弹簧,用X-射线衍射仪、光学显微镜、透射电子显微镜、示差扫描热分析仪和微机控制电子万能试验机等研究了退火和时效工艺对Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金组成相、显微组织、相变行为、力学性能、形状记忆行为和应力-应变循环稳定性的影响规律。结果表明:室温下,350～700℃退火态和300～600℃/1～50 h时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的组织结构由马氏体M(单斜结构B19ˊ)和母相A(Cs Cl型结构B2)组成。随退火温度升高,该合金经历回复、再结晶和晶粒长大过程,组织形态由纤维状转变为等轴状,再结晶温度在550～600℃之间。固溶时效态合金的组织形态呈等轴状,显微组织中无析出相。退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金冷却/加热时皆发生A→M/M→A型可逆相变,马氏体相变温度比较稳定,在14～21℃之间变化;相变热滞较窄,在17～21℃之间变化。随退火温度升高,退火态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的抗拉强度先升高后降低,极大值880 MPa在400～500℃退火态合金中取得;延伸率先升高后降低,极大值68%在650℃退火态合金中取得;退火态合金的强度和塑性优于时效态合金。室温下,退火态和时效态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金皆呈形状记忆效应。随应力-应变循环次数的增长,退火态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的马氏体再取向应力降低、残余应变增加,应力-应变滞后回环面积减少;时效态合金的马氏体再取向应力先升高后趋于稳定,残余应变先降低后趋于稳定;时效态合金的应力-应变循环稳定性优于退火态合金。随变形温度升高,Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的应力应变平台应力增加,残余应变减少,合金特性由形状记忆效应(SME)转变为超弹性(SE),转变温度为60℃。室温下,350～600℃退火态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金弹簧呈SME,随变形温度升高,弹簧的特性由SME转变为SE,应力-应变滞后回环的高度和面积增加,超弹性改善。随着应力-应变循环次数增长,Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金弹簧的应变恢复率先降低后趋于稳定,应力-应变循环训练可增强合金弹簧形状记忆行为的稳定性。
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