Ti-V-Al-Cu形状记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

发布时间：2020-05-20 22:09

【摘要】：Ti-V-Al合金因其具有低密度、优异的机械加工性能和良好的可恢复应变,是航天领域轻质形状记忆合金重要的备选合金之一。航天密封连接件对合金强度和形状记忆效应都有较高要求,Ti-V-Al合金的强度较低,不能满足其要求。因此实验通过向Ti-V-Al合金中添加Cu元素开发新型合金来满足密封连接件的要求。本文系统的研究了Cu添加和热机械处理对(Ti-13V-3Al)100-xCux(x=0.2,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,5.0)合金组织结构、马氏体相变、力学行为及形状记忆效应的影响规律。研究表明,Cu的添加改变了合金室温组织。Cu含量低于0.5at.%时,合金室温组织为完全的α″马氏体构成,Cu含量为1.0at.%~1.5at.%时,合金室温组织为α″马氏体、β相两相共存。马氏体板条之间呈现自协作状态,部分区域马氏体变体间存在孪晶。Cu含量超过2.0at.%时,合金室温组织为β相+ω相组成。随着Cu含量增大,合金马氏体相变温度下降,抗拉强度上升,延伸率下降,可恢复应变先增大后减小。热机械处理改变了合金的组织和性能。随着退火温度升高,(Ti-13V-3Al)99.5Cu0.5合金马氏体相变温度逐渐升高,抗拉强度下降,延伸率增大,可恢复应变先增大后减小;而(Ti-13V-3Al)97.5Cu2.5合金马氏体相变温度逐渐下降,抗拉强度先下降后上升,延伸率先上升后下降,可恢复应变先增大后减小。二者均在750℃退火时表现出最佳的记忆效应,可恢复应变分别为5.3%和3.2%。(Ti-13V-3Al)99.5Cu0.5合金经过较低退火后室温组织为α″马氏体、β相和α相组成。随着退火温度升高,β相和α相均减少,α″马氏体择优取向。合金800℃退火时,室温组织中已经没有β相和α相的存在。(Ti-13V-3Al)97.5Cu2.5合金经过较低温度退火后室温组织为α″马氏体、β相和α相组成。随着退火温度升高,α相逐渐减少,α″马氏体择优取向。合金经800℃退火后,室温组织中没有α相存在,并且出现了ω相和两种析出相,第一种为Ti2Cu,第二种析出相中存在富Cu区,其成分有待进一步确定。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文金因其中的 Ni 元素对生物细胞具有毒害作用，而 Mo 元素则没有这个困扰用 Ti-Mo 基形状记忆合金取代 Ti-Ni 基形状记忆合金作为生物医疗材料。C.H. Wang[16]等人研究了不同Mo含量的Ti-Mo二元合金在不同介质(水和冷却的性能变化，如图 1-1 所示，发现水淬 Ti-Mo 合金的室温组织由不同含、 "相和 ω 相组成，而空冷的 Ti-Mo 合金的室温组织则为大量弥散分布在 ω 相，并没有 "相出现。增加合金中 Mo 含量，发现水淬时合金室温组织增多，Ti-12Mo 合金的最大可恢复应变及超弹性分别达到 1%和 0.7%。证 Mo 含量和冷却速度可以抑制 ω 相的形成，从而改善了合金性能。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 "相以及少量的β相组成，说明在合金添加Al元素有抑制ω相析出的功着 Al 元素含量的提升，其形状记忆效应改善明显，在 Ti-7Cr-3.0Al 合4.5Al 合金中，其最大可恢复应变接近 3%。说明向 Ti-Cr 合金中添加合改变合金的组织结构，，并且有效的改善合金性能。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG139.6

【参考文献】

相关期刊论文 前1条

1 周守理;形状记忆合金在航空航天领域的应用与进展[J];天津冶金;1998年01期

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1 杨哲一;Ti-V-Al基轻质记忆合金的马氏体相变与力学行为[D];哈尔滨工业大学;2016年

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1 龚一夫;B掺杂Ti-V-Al轻质高强记忆合金组织结构与应变恢复特性[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 王新旺;Sc掺杂Ti-V-Al形状记忆合金马氏体相变与应变恢复特性[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 李威翰;Ti-V-Al合金的马氏体相变与形状记忆效应[D];哈尔滨工业大学;2015年

本文编号：2673271