扩散工艺制备TiNi薄膜和Ti/Ni扩散偶及Ti-Ni系互扩散行为的研究

发布时间：2022-01-22 19:33

　　TiNi形状记忆合金和纯钛由于其优良的性能而受到广泛关注,尤其是Ti Ni合金薄膜由于具有形状记忆功能而广泛的应用于微驱动行业,而纯钛则多被作为重要构件应用于航天航空领域和核能领域,其中钛与其它部分（不锈钢）的连接主要以纯镍作为中间层。因此为了获得低成本的Ti Ni薄膜和进一步分析影响Ti/Ni互扩散的因素,本文通过扩散工艺制备TiNi薄膜和Ti/Ni扩散偶,并重分析了Ti-Ni之间的互扩散行为。首先,利用三明治结构的Ni/Ti/Ni薄膜作为原材料,通过真空扩散的方式来制备均匀的TiNi薄膜。其中Ni/Ti/Ni薄膜是通过化学镀的方式获得的,这种方法的成本要远远低于磁控溅射的成本。本实验主要通过控制扩散温度和扩散时间来制备TiNi薄膜,结果表明在1173K经历4h扩散可以获得了均匀的TiNi薄膜。同时,我们对扩散界面的界面能和化合物吉布斯自由能进行了计算,并结合计算结果与实验分析了Ti-Ni扩散系中三种典型的化合物的生成顺序,结果为Ti2Ni和TiNi3的形核早于TiNi,而Ti2Ni和TiNi3几乎同时形核。同时又以纯Ti和纯Ni为原材料,通过热压工艺制备Ti/Ni扩散偶,严格控制热... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 形状记忆材料及形状记忆合金的发展历程
        1.1.1 形状记忆材料
        1.1.2 形状记忆材料的发展历程
    1.2 TiNi形状记忆合金的相变及物理特性
        1.2.1 TiNi形状记忆合金的相变
        1.2.2 Ti-Ni基形状记忆合金基本特性
    1.3 TiNi形状记忆合金的应用
        1.3.1 TiNi形状记忆合金在工业工程上的应用
        1.3.2 TiNi形状记忆合金在生物医学上的应用
    1.4 Ti/Ni扩散偶的制备方法
        1.4.1 铆钉法制备扩散偶
        1.4.2 平板轧制法制备扩散偶
        1.4.3 扩散焊接法制备扩散偶
        1.4.4 沉积法制扩散偶
    1.5 课题研究意义及内容
第二章 实验材料及研究方法
    2.1 Ti/Ni多层膜的真空热处理
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 研究方法
    2.2 纯Ti和纯Ni的热压扩散
        2.2.1 原材料的准备
        2.2.2 热压工艺过程
        2.2.3 研究方法
第三章 利用固相扩散制备均匀的TiNi薄膜
    3.1 Ti/Ni薄膜互扩散前后的界面形貌
        3.1.1 Ti/Ni薄膜扩散前的界面形貌
        3.1.2 Ti/Ni薄膜扩散后的界面形貌
    3.2 扩散时间和温度对Ti/Ni薄膜扩散的影响
        3.2.1 不同扩散时间下Ti/Ni薄膜互扩散界面形貌
        3.2.2 Ti/Ni互扩散化合物层的生长规律
        3.2.3 扩散温度对Ti/Ni薄膜均匀化程度的影响
    3.3 选择合适的参数制备均匀的TiNi薄膜及Ti/Ni互扩散均匀化过程的热力学分析
        3.3.1 引言
        3.3.2 通过扩散工艺制备TiNi薄膜
        3.3.3 Ti/Ni互扩散均匀化过程的热力学分析
    3.4 Ti/Ni互扩散过程中金属间化合物的生成顺序
        3.4.1 引言
        3.4.2 通过热力学计算分析TiNi3，TiNi和Ti2Ni的生成顺序
        3.4.3 通过实验分析Ti/Ni扩散系中的化合物TiNi3，TiNi和Ti2Ni的生成顺序
    3.5 本章小结
第四章 采用热压扩散的方法制备Ti/Ni扩散偶
    4.1 纯钛和纯镍试样的成分、性能及表面粗糙度分析
        4.1.1 纯钛和纯镍试样的成分和性能分析
        4.1.2 纯钛和纯镍试样的表面粗糙度分析
    4.2 热压扩散初期Ti/Ni扩散界面的形貌分析
        4.2.1 引言
        4.2.2 扩散温度对初期Ti/Ni扩散界面形貌的影响
        4.2.3 扩散时间对初期Ti/Ni扩散界面形貌的影响
    4.3 纯钛和纯镍的表面粗糙对Ti/Ni热压互扩散的影响
        4.3.1 热压扩散后扩散界面形貌分析以及初期界面扩散模型
        4.3.2 热压扩散初期界面扩散模型
        4.3.3 热压接头的性能以及断.的XRD结果的分析
        4.3.4 热压断.的形貌分析
    4.4 热压压强对Ti/Ni热压互扩散的影响
        4.4.1 热压扩散后扩散界面形貌和成分析
        4.4.2 不同压强下扩散界面的形貌分析
        4.4.3 热压断面形貌分析
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3602775