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β-Ti型Ti-Nb系形状记忆合金具有优异的成型性、耐蚀性、生物相容性及宽广的马氏体转变温度范围,不仅适用于生物医用领域替代具有潜在生物危险性的NiTi合金,而且适用于高温工业领域替代成型性较差的有序型高温形状记忆合金。然而,由于该系列合金存在热稳定性差,受热时ω相易从β母相中析出引起合金记忆性能波动甚至恶化等问题,其应用一直受到限制。ω相对该体系合金的形状记忆效应有着重要的影响,为了探究ω相在β-Ti合金中的微观行为,拓展β-Ti型形状记忆合金的应用,本文选择Ti-Nb-Pd系合金,利用X射线物相分析技术和透射电子显微镜技术研究了Ti-Nb-Pd系近Ti端合金经β相区固溶淬火后的组织区域分布特征;观察了Ti-18.4Nb-1.61Pd(at.%)合金不同处理状态时β相中ω相与{112}<111>类型β相孪晶的组织和结构特征;并结合bcc晶格与ω晶格间转变过程中原子的移动特点,提出了bcc结构金属和合金中{112}<111>类型孪晶形成的ω点阵机制。本研究主要内容包括: ⑴Ti-Nb-Pd三元系近Ti端的组织区域分布特点为:α相区位于低Nb、低Pd成分范围,α"相区靠近Ti-Nb边缘的中等Nb成分(~7-26at.%Nb)范围,而β(ω)相区存在于高Nb、高Pd成分范围。Pd元素具有较强的稳定β相能力。忽略合金中Nb与Pd元素间的交互作用,利用Nb当量[Nb]eq([Nb]eq=[Nb]at.%+2.4[Pd]at.%)可以评估合金中β(ω)相经淬火能否被完全保留到室温,若[Nb]eq>26%,高温β(ω)相可以完全被保留到室温,否则合金中将出现α"或α马氏体相。 ⑵利用透射电子显微技术研究了Ti-18.4Nb-1.61Pd(at.%)合金不同处理状态样品的组织与结构,结果发现ω相含量和形态会随合金处理制度变化,{112}<111>类型孪晶的含量和形态与ω相的含量或形态有着密切关系,并且在发现{112}<111>类型孪晶的位置总能发现ω相。具体结果为:(1)在铸态、退火态和轧制退火态中,ω相以颗粒状形态高度弥散分布于β相基体中,四个ω相变体出现的几率没有明显差异,各样品中均存在少量{112}<111>类型孪晶,孪晶界面聚集着ω相的单一变体;(2)在轧制态样品中,出现尺寸低于100nm的细晶粒区和残余粗晶粒区,细晶粒区仅含β相,残余粗晶粒区仍然存在类似于铸态样品中的{112}<111>类型孪晶和密度相对较低的颗粒状ω相;(3)在固溶态和轧制固溶态样品中,出现板条状(片状)ω相和/或{112}<111>类型孪晶组成的折尺状形貌,孪晶密度明显高于其它状态样品,此时孪晶与基体界面分布着颗粒状的ω相单一变体或由片状ω相分开。比较两种状态样品,固溶态样品中的折尺状组织密度较低,并且出现ω相变体选择现象,而轧制固溶态样品中存在大量由片状ω相和/或{112}<111>类型孪晶组成的折尺状组织,基体中同样存在弥散分布的大量颗粒状ω相。 ⑶根据Ti-18.4Nb-1.61Pd(at.%)合金中纳米尺度ω相内部形成{112}<111>类型孪晶、孪晶界面由ω相过渡和ω相在bcc结构金属中普遍存在的实验事实,本文提出bcc结构金属及合金中{112}<111>类型孪生的一种新的可能机制,即ω点阵机制。该机制不仅可以解释在无外应力、内应变的无位错参与情况下的孪晶形核、长大和停止过程,而且描述了{112}<111>孪晶形成的真实物理图景,该机制比迄今为止建立的机制都更有活力,将丰富并拓展孪生理论。