【摘 要】
：
Ti-Ni-Nb合金在特征温度下经大变形可获得宽相变滞后,该合金所制作的管接头扩径后在室温下存储,工程应用极为方便。但过量变形后,应变恢复率显著下降。因此,在保证宽相变滞后同时提高应变恢复特性已成为航空航天高性能连接的关键。论文采用Co添加和热机械处理获得弥散均匀的纳米（Ti,Nb）2Co相、并构建高密度的小角晶界,强化母相、改善应变恢复特性。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、三维原子探针、示差扫
【基金项目】
：
国家自然科学基金资助项目51371069；
论文部分内容阅读
Ti-Ni-Nb合金在特征温度下经大变形可获得宽相变滞后,该合金所制作的管接头扩径后在室温下存储,工程应用极为方便。但过量变形后,应变恢复率显著下降。因此,在保证宽相变滞后同时提高应变恢复特性已成为航空航天高性能连接的关键。论文采用Co添加和热机械处理获得弥散均匀的纳米（Ti,Nb）2Co相、并构建高密度的小角晶界,强化母相、改善应变恢复特性。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、三维原子探针、示差扫描量热分析仪以及热机械分析仪等系统研究了Co含量、退火及热机械处理对Ti-Ni-Nb-Co合金析出行为、马氏体相变、力学行为和应变恢复特性的影响规律及机制。研究发现,铸态Ti44.5Ni44.5Nb9Co2合金在550?850℃温度范围内退火析出（Ti,Nb）2Co相,其析出过程为富Ti原子团簇àGP区à（Ti,Nb）2Co相。退火温度升高,（Ti,Nb）2Co相尺寸显著增大,分布特征发生明显改变。当退火温度低于750℃时,（Ti,Nb）2Co相主要密集分布在初生相TiNi基体边缘区;而经850℃,2h退火,在基体边缘区呈带状分布。热机械处理对Ti44.5Ni44.5Nb9Co2析出行为和组织结构也有显著影响。40%冷轧后经550?750℃,2h退火,纳米（Ti,Nb）2Co相在TiNi基体中呈现均匀弥散分布,其尺寸随退火温度升高而增大。当退火温度为650℃时,进入回复阶段,获得高密度小角晶界,并构成大量亚微米尺度的亚晶;退火温度升高,再结晶形成大角晶界,小角晶界数量减少,同时晶粒尺寸显著增大。铸态Ti44.5Ni44.5Nb9Co2合金经450℃或850℃,2h退火后冷却过程中只发生一步马氏体相变。550～750℃退火后冷却时出现两步相变。透射电镜原位观察证实为两步B2àB19’马氏体相变,第一步发生在（Ti,Nb）2Co相分布较少的初生相TiNi基体心部区,马氏体变体无亚结构;第二步发生在（Ti,Nb）2Co相密集分布的基体边缘区,马氏体亚结构为（111）Ⅰ型和（27）011（29）Ⅱ型孪晶。两步马氏体相变出现的主要原因是在基体边缘区和心部区内（Ti,Nb）2Co相的数量不同,致使两区域的Ni含量和共格应变场强度存在明显差异,导致马氏体相变温度相差较大。退火温度升高,铸态Ti44.5Ni44.5Nb9Co2合金的室温屈服强度、临界应力、恢复率和恢复力均先升高后降低。经40%冷轧后退火,退火温度升高,屈服强度降低,而恢复率和恢复力均先增大后减小。经650℃,2h退火获得高密度小角晶界和均匀弥散纳米（Ti,Nb）2Co相,有效提高了母相屈服强度,应变恢复特性大幅提升。预变形16%后,恢复率和恢复力分别达84.5%和584MPa,同时相变滞后为142℃,得到兼具有宽相变滞后、大恢复率和高恢复力的合金,为发展高性能宽滞后形状记忆合金奠定基础。
其他文献
夹层结构通常具有高比强度、高比刚度、优良的隔声与隔热等特性,目前已经被广泛应用于船舶、高速列车、航空航天等工程结构中。在极端的高温和噪声环境中,热应力、气动噪声与机械载荷叠加对整个飞行器结构产生巨大影响。因此深入研究夹层结构的动力学特性对结构设计具有深远意义。随着微电子机械系统、集成电路以及智能系统和结构的快速发展,使能量收集技术为低功耗微电子设备和无线传感网络提供能源成为一种可能。本文提出一种分
随着雷达探测技术的提高,武器装备的突防越来越难;不具备隐身能力的飞行器将无法遁形,极易被雷达发现而遭到摧毁,无法完成精确打击任务。具有电磁吸收能力的材料可实现电磁波的低反射,应用在飞行器上,可降低暴露风险,实现雷达隐身的目的。为了满足超高速飞行器对耐高温吸波材料的需求,本文利用先驱体法制备了多种陶瓷吸波材料,研究了组分、尺寸和结构对吸波性能的影响,并对其吸波机制进行了分析,主要研究内容包括:通过炔
钛基复合材料由于具有低密度、高比强度和高比刚度等优异的力学性能在航空、航天、海洋工程和能源化工等领域有着非常广泛的应用前景,但是其较差的高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能严重限制了其在高温领域的应用。通过在钛基复合材料表面制备一层高温防护涂层可以在基本不改变其力学性能的前提下有效提高其高温抗氧化性能和抗热腐蚀性能。本文根据高温防护涂层的要求和合金元素对钛合金高温性能的作用机理,采用高温短时热浸镀结合低温
三明治夹芯结构因其高比刚度、比强度而广泛应用于航空航天、汽车制造等领域中。随着科技发展,人们提出拥有更佳性能的三维点阵夹芯,并引入仿生梯度概念以使之性能更强、可设计性更高。梯度夹芯结构的可设计性提高的同时,其性能受结构设计的影响更大,对等效模型的要求也更高。本文通过理论研究,提出了考虑面板变形的波纹板及点阵结构的剪切刚度模型,基于实验与有限元方法分析了所推导模型的准确性。结合梯度概念,对点阵结构的
轻质高强高导热铝合金是大功率电子器件的封装散热基板用重要材料,但铝合金散热器的表面发射率低、使辐射散热能力差,而且在苛刻的海洋服役环境下抗腐蚀性能差,这制约了铝合金基板在高可靠、长寿命大功率电子器件上的拓展应用。如何提高大功率电子器件用铝合金的辐射散热与抗腐蚀综合性能,是该领域的关键课题。本文通过涂层成分与结构设计,提出纳米粒子辅助同步烧结微弧氧化技术、微弧氧化/旋涂（或电沉积）复合技术,分别构建
近年来,活性软材料的研究逐渐兴起。活性软材料是指可以在外界激励下产生大变形而实现一定功能的材料。从力学的角度展开活性软材料的研究有助于人们理解材料的行为与机理,并指导材料的应用,具有深入意义。介电弹性体是一类典型的活性软材料,它可以在外加电场下产生大变形响应,具有能量密度高、响应速度快、质量轻、易加工制造等优点。介电弹性体在智能仿生、生物医学等领域展现了巨大的应用潜力,并且已经广泛应用于驱动器、软
气候环境对于城市空间建设的影响正成为各领域日益关注的主要议题。2013年11月起,国家发改委与住建部陆续出台《国家适应气候变化战略（2013）2252号》、《城市适应气候行动方案（2016）245号》等文件,强调科学分析气候变化主要问题及影响,在城市规划中充分考虑气候变化因素。2015年11月与2017年9月,习近平总书记与李克强总理分别就应对气候变化问题发表了重要讲话。对于严寒气候背景下的城市来
玻璃纤维增强铝合金层合板（GLARE）具有良好的抗冲击和抗疲劳裂纹扩展特性,在飞机结构中得到大量的应用。飞机结构在飞行过程中其初始损伤位置通常会萌生裂纹,进而出现疲劳裂纹扩展现象,因此开展含初始裂纹的疲劳裂纹扩展研究对飞机结构损伤容限设计具有重要意义。目前已经有大量学者对GLARE层合板的疲劳裂纹扩展机制开展了研究,并通过多种方法建立了疲劳裂纹扩展预报模型。但现有的疲劳裂纹扩展预报模型对当疲劳裂纹
TiAl基合金具有密度低、比强度高、抗氧化和抗蠕变性优异等特点,是一种性能优异的航空发动机轻质叶片材料。高Nb-TiAl合金在保证合金室温性能的同时,可大幅提升合金的高温蠕变性能,但关于温度及外加应力对高Nb-TiAl合金蠕变性能的影响目前还缺乏系统性研究。冷坩埚定向凝固技术可制备大尺寸无污染定向凝固TiAl合金坯锭,其设计目的之一是提高TiAl合金高温蠕变性能,但目前缺乏此方面研究。本文将传统铸
低陶瓷含量网状结构钛基复合材料具有高比强度、比刚度、良好的塑韧性、抗蠕变、耐热性等优异综合性能,在航空航天等领域具有广泛的应用前景,有望替代钢和高温合金达到减重40%以上的效果,但因硬度低耐磨性不足严重制约了高强韧网状结构钛基复合材料作为耐磨构件的应用。通过增加复合材料中的陶瓷相含量可提升其硬度与耐磨性,但强度和塑性急剧下降。如何实现钛基复合材料高强韧与高耐磨性一体化,成为推广其在高耐磨关键构件应