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等原子比NiTi形状记忆合金具有独特的形状记忆效应、超弹性、生物相容性及优异的力学性能,在医疗器械领域有很高的应用价值。随着社会的进步和医疗水平的提高,对等原子比NiTi形状记忆合金在高温、低温条件下的质量与性能有了更高的要求。因此,开发能够满足更广泛使用环境的NiTi基形状记忆合金是我们的当今之务。本文以开发性能优良的NiTi基形状记忆合金为研究目的,着重分析了合金的显微组织、相变行为及力学性能。论文首先设置了等原子比NiTi形状记忆合金对照组,系统研究了单一添加不同量的Cr、V、Fe元素对NiTi合金显微组织、相变行为及力学性能的影响规律,基于实验研究结果,通过复合添加Fe、V元素,重点研究了 Fe含量对合金显微组织、相变行为及力学性能的影响规律,并通过对比分析,优化设计出Ni49.25Ti49.25Fe1.0V0.5合金成分配方。得出的主要结论如下:(1)单一添加Cr、V、Fe元素时,随着元素含量的增加,NiTiCr合金中晶粒细化,固溶强化作用逐渐增强,HCP结构Cr2Ti析出相在晶界处由点状逐渐连接成线,组织中出现亚晶粒;NiTiV合金中等轴组织微量细化,V原子的固溶强化效果逐渐增强,合金中沿晶界富集的含V析出相由FCC结构NiTi2相变成BCC结构单质V相;NiTiFe合金等轴组织晶粒尺寸逐渐增加,固溶强化作用逐渐增强。(2)单一添加Cr、V、Fe元素时,随着元素含量的增加,相变温度逐渐降低,且Cr、Fe元素对合金相变温度影响更显著,过冷度引起相变驱动力增大,升降温过程中相变焓值逐渐降低;NiTiCr合金中,低温马氏体相原子活性较低,升温过程中相变焓大于降温;NiTiV和NiTiFe合金中,由于V、Fe添加元素的存在,使B2相稳定性增加,合金降温过程中的相变焓大于升温过程。(3)单一添加Cr、V、Fe元素时,随着元素含量的增加,NiTiCr合金由于固溶强化和晶界处存在的高强高硬HCP结构Cr2Ti析出相的影响使硬度整体呈上升趋势,在Cr含量3.5 at.%时,合金硬度达到峰值357.69Hv,相比等原子比NiTi合金提高了 27.01%;NiTiV合金中由于形成了 BCC结构单质V软质相导致V含量在0.5-3.5 at.%范围内,硬度基本保持在200.00-225.00Hv之间,相比等原子比NiTi合金降低了 20.10-28.98%;而NiTiFe合金由于Fe的固溶强化机制使硬度呈正相关急剧上升,当Fe含量为3.5 at.%时,合金硬度达到峰值469.91Hv,相比等原子比NiTi合金提高了 66.86%。(4)复合添加Fe、V时,由于Fe的固溶强化,合金相变温度随着Fe含量的增加整体呈下降趋势,马氏体相变温度最低达到-120℃以下,过冷度提供的相变驱动力增加,相变焓值整体呈下降趋势,由于Fe的反位缺陷和Ti的原子弛豫效应引起B2相稳定性增大,降温相变焓大于升温。合金中Fe含量大于0.5 at.%时,Fe的固溶强化效应使合金硬度急剧上升,Fe含量增加至1.0 at.%时,合金硬度为282.11Hv,达到等原子NiTi合金水平,继续增加Fe含量,由于形成BCC结构单质V软质相,根据短板效应,Fe的固溶强化效果达到极限,硬度不发生显著改变。