冷加工及退火对TiNiFe合金形状记忆特性影响的研究

来源 :北京有色金属研究总院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:crackerking
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形状记忆合金管接头就是利用形状记忆合金的记忆恢复特性制成的管路连接件,自上世纪70年代起,国外已将TiNiFe记忆合金管接头成功应用于军用飞机的液压管路系统,提高了管路连接的安全性和可靠性根本解决了航空管路连接的渗漏问题。我国最早于上世纪80年代开展TiNiFe记忆合金管接头可行性研究,因合金材料冷加工性能差,材料加工基本停留在热加工水平,而热加工合金组织细化不充分,不能满足目前(28 MPa液压管路)高强度、高疲劳、高可靠性管路连接的需要,因此开展本文研究,提高合金材料综合性能,满足高压管路连接的需要势在必行。本文旨在通过对TiNiFe合金充分的冷加工变形和退火工艺的系统研究,获取细化合金组织、优化组织结构和组织状态,提高合金材料力学性能和记忆恢复性能的技术工艺路径,为记忆合金管街头的工程应用研究做有益探索。研究结果表明,TiNiFe合金热变形组织粗大,相关性能差。经过三个冷轧退火周期(30%冷轧变形+650℃/1 h退火)后合金组织显著细化,合金屈服强度、抗拉强度、硬度明显提高;在低温马氏体状态下,TiNiFe合金低温力学性能、可恢复应变量、记忆恢复应力均明显提高,这是冷轧加工细化合金组织,显著提高记忆恢复性能的结果。在三个冷轧退火周期的基础上,再进行不同冷加工变形量(20%→35%→45%)实验,实验结果表明,随着冷轧变形量的增加,TiNiFe合金的屈服强度、抗拉强度、硬度逐渐增加,断后延伸率降低。在此基础上,匹配恰当的退火处理工艺,可使合金的记忆恢复性能进一步提高,由此说明了加工硬化对合金的强化作用。TiNiFe合金可恢复应变量和记忆恢复应力与低温力学性能呈现的趋势相同,合金预应变强度、马氏体再取向应力越大,可恢复应变量和记忆恢复应力越大,在45%冷轧变形+450℃/1 h退火时达到峰值,一方面由于多次冷轧+退火处理使合金在晶粒细化基础上保留部分加工硬化导致TiNiFe合金临界滑移应力提高所致,另一方面在于450℃退火合金的晶粒取向一致性高,集中在[111]取向。在本论文中,合金最佳的冷轧退火工艺为:45%冷轧变形+450℃/1 h退火,最大可恢复应变量6.85%,最大记忆恢复应力678 MPa。TiNiFe合金相变温度As随着冷轧变形量的增加而降低。随着退火温度升高而升高。经退火处理后,在确定的组织状态下,合金相变温度As随着预应变量的增加而升高。TiNiFe合金在10%预应变时获得的可恢复应变量和记忆恢复应力最大。TiNiFe合金再结晶温度在600℃左右。
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