TiNiHfSc高温形状记忆合金的显微组织与马氏体相变行为
发布时间：2022-01-25 09:28
TiNiHf高温形状记忆合金被认为是最具有潜力实现商业化应用的高温形状记忆合金之一。为提高TiNiHf高温形状记忆合金的性能,本文利用合金化的手段,向合金中加入第四元素。本文主要以贫Ni型Ti36-xNi49Hf15Scx（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2at.%）合金、富Ni型Ti29.7-xNi50.3Hf20Scx（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2at.%）合金及时效态Ti29.7-xNi50.3Hf20Scx（x=0,0.3,0.5,0.7,1,2 at.%）合金为研究对象,利用扫描电子显微观察、X射线衍射分析、电子探针观察、透射电子显微观察、差示扫描量热分析及显微硬度测试等方法系统地研究了Sc含量对TiNiHfSc合金的显微组织、相结构、马氏体相变行为、力学性能等的影响,并分析其影响机制。室温下,Ti
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
形状记忆合金线性超弹性示意图
马氏体在高于马氏体相变起始温度的条件下相对于母相来说在热力学上是一种不稳定的状态，所以在卸载应力的过程中，应力诱发马氏体将会自动转变为母相，应力诱发马氏体相变所产生的应变也会随之回复，宏观上则表现为超弹性。形状记忆效应与超弹性的产生都与马氏体相变有关。马氏体相变是一种非扩散型固态转变。马氏体相变过程中原子在非常短的距离间发生协调剪切变形，每个原子与原子之间依然保持着近距离的关系，但基体相却从一种晶体结构转变成另一种晶体结构。马氏体相变中，高温相称为母相，低温相称为马氏体相。马氏体相变中母相一般为高对称性的立方晶格，而马氏体相的晶格对称性极小。马氏体相变过程简化图解见图 1.2[10]，由图所示当合金温度低于马氏体相变临界温度时马氏体相变以切变形式开始发生，两相之间的晶体结构差异使得在相变过程中产生了大量的局部应力，这种局部应力将会阻碍马氏体的形核与长大。为克服这种内应力，在马氏体相变过程中，一般有两种方式，即引入位错与产生孪晶，这使得常见的马氏体的亚结构为位错与孪晶两种。在形状记忆合金中马氏体相变一般以产生孪晶的方式消除内应力，故合金中的马氏体一般为图 1.2（b）中所示的的结构。
我们将母相转变为马氏体的临界温度称为马氏体相变开当相变结束，母相全部消失的温度称为马氏体相变结束温度，用 M升高，马氏体开始转为母相的临界温度称为马氏体逆相变开始温度结束温度用 Af表示。因为马氏体相变过程不改变合金的组成，所意图可由图 1.3[14]表示。图中 T0代表两相热力学平衡温度。马氏体布斯自由能可由下式表示[15]： G = G + G + G = G + G 相变时过程中结构变化产生的化学能的变化， G 指母相与马氏体， G 指马氏体相周围的弹性能变化， G = G + G ，代表非化数马氏体相变过程中， G 的值与 G 相当，故在相变过程中温度到相变，而是需要过冷或过热。我们将相变过冷度与过热度之和称为相文所述，相变过程中产生内应力阻碍马氏体或母相的形核与长大，程需要不断地降温或升温，所以相变开始温度与结束温度并不相同
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Ni形状记忆合金性能及应用研究进展[J]. 王永善,贺志荣,王启,杨军. 热加工工艺. 2009(20)
[2]TiNiHfCu高温形状记忆合金的马氏体相变研究[J]. 石美玉,孟祥龙,张金柱. 材料科学与工艺. 2007(04)
[3]添加Cu对高温形状记忆合金马氏体相变的影响[J]. 石美玉,孟祥龙. 交通科技与经济. 2007(04)
本文编号：3608295
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
形状记忆合金线性超弹性示意图
马氏体在高于马氏体相变起始温度的条件下相对于母相来说在热力学上是一种不稳定的状态，所以在卸载应力的过程中，应力诱发马氏体将会自动转变为母相，应力诱发马氏体相变所产生的应变也会随之回复，宏观上则表现为超弹性。形状记忆效应与超弹性的产生都与马氏体相变有关。马氏体相变是一种非扩散型固态转变。马氏体相变过程中原子在非常短的距离间发生协调剪切变形，每个原子与原子之间依然保持着近距离的关系，但基体相却从一种晶体结构转变成另一种晶体结构。马氏体相变中，高温相称为母相，低温相称为马氏体相。马氏体相变中母相一般为高对称性的立方晶格，而马氏体相的晶格对称性极小。马氏体相变过程简化图解见图 1.2[10]，由图所示当合金温度低于马氏体相变临界温度时马氏体相变以切变形式开始发生，两相之间的晶体结构差异使得在相变过程中产生了大量的局部应力，这种局部应力将会阻碍马氏体的形核与长大。为克服这种内应力，在马氏体相变过程中，一般有两种方式，即引入位错与产生孪晶，这使得常见的马氏体的亚结构为位错与孪晶两种。在形状记忆合金中马氏体相变一般以产生孪晶的方式消除内应力，故合金中的马氏体一般为图 1.2（b）中所示的的结构。
我们将母相转变为马氏体的临界温度称为马氏体相变开当相变结束，母相全部消失的温度称为马氏体相变结束温度，用 M升高，马氏体开始转为母相的临界温度称为马氏体逆相变开始温度结束温度用 Af表示。因为马氏体相变过程不改变合金的组成，所意图可由图 1.3[14]表示。图中 T0代表两相热力学平衡温度。马氏体布斯自由能可由下式表示[15]： G = G + G + G = G + G 相变时过程中结构变化产生的化学能的变化， G 指母相与马氏体， G 指马氏体相周围的弹性能变化， G = G + G ，代表非化数马氏体相变过程中， G 的值与 G 相当，故在相变过程中温度到相变，而是需要过冷或过热。我们将相变过冷度与过热度之和称为相文所述，相变过程中产生内应力阻碍马氏体或母相的形核与长大，程需要不断地降温或升温，所以相变开始温度与结束温度并不相同
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Ni形状记忆合金性能及应用研究进展[J]. 王永善,贺志荣,王启,杨军. 热加工工艺. 2009(20)
[2]TiNiHfCu高温形状记忆合金的马氏体相变研究[J]. 石美玉,孟祥龙,张金柱. 材料科学与工艺. 2007(04)
[3]添加Cu对高温形状记忆合金马氏体相变的影响[J]. 石美玉,孟祥龙. 交通科技与经济. 2007(04)
本文编号：3608295
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