Sc掺杂Ti-V-Al形状记忆合金马氏体相变与应变恢复特性

发布时间：2017-08-23 15:34

  本文关键词：Sc掺杂Ti-V-Al形状记忆合金马氏体相变与应变恢复特性

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【摘要】：Ti-N i合金因良好的形状记忆效应和超弹性,在航空航天领域有广泛应用,但是其超过6.7g/cm~3的密度不适应于航空航天领域用材的需求,因此,研发具有良好形状记忆效应的轻质形状记忆合金具有十分重要的意义。Ti-V-Al形状记忆合金因为具有4.5g/cm~3的低密度和良好的冷加工变形能力,被作为航空航天用材的备选材料而得到广泛研究。但是,在Ti-V-Al形状记忆合金中掺杂稀土Sc,研究Sc对合金性能的影响未见报道。本文采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、示差扫描量热仪、室温拉伸和透射电子显微镜等,系统研究了Sc掺杂和热机械处理对(Ti-13V-3Al)_(100-x)Sc_x(X=0,0.01,0.025,0.04)合金的相组成、组织结构、马氏体相变、力学性能和形状记忆效应的影响。研究表明,固溶处理后,合金室温下只含有正交结构的α"马氏体相,Sc含量的变化并不改变合金的室温相组成。马氏体变体之间呈自协作关系,随着稀土Sc掺杂量的增加,变体间主要呈(111)α"Ⅰ型孪晶。合金的再结晶温度在700~750℃之间,随着Sc含量的增加,再结晶温度提高。随着Sc含量的增加,固溶态Sc掺杂Ti-V-Al合金的马氏体逆相变温度逐渐升高。逆相变峰值温度Ap在343~369℃之间。随着循坏次数的增加,(Ti-13V-3Al)_(100-x) Sc_x(X=0.025)合金的相变温度不断升高,5次循环时,相变温度增加较大。随着Sc含量增加,固溶态和铸态Ti-V-Al-Sc合金的延伸率先增加后减小,(Ti-13V-3Al)_(100-x) Sc_x(X=0.025)合金具有最大延伸率,合金均为韧性断裂。同时,固溶态合金的形状记忆效应随着Sc含量的增加先增加后减小。当Sc含量为0.025at.%时,合金加载6%预应变具有最大5.2%的可恢复应变;750℃退火后,加载7%预应变,具有最大4.7%的可恢复应变;随着冷轧变形量由40%增加到80%,(Ti-13V-3Al)_(100-x) Sc_x(X=0.025)合金的形状记忆效应逐渐降低。
【关键词】：Ti-V-Al-Sc形状记忆合金 热机械处理 组织结构 马氏体相变 形状记忆效应
【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】：2016
【分类号】：TG139.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 课题研究目的及意义9-10
• 1.2 β-Ti形状记忆合金10-15
• 1.2.1 Ti-Mo基形状记忆合金10-12
• 1.2.2 Ti-Nb基形状记忆合金12-15
• 1.3 Ti-V-Al基形状记忆合金15-23
• 1.3.1 Ti-V-Al形状记忆合金15-20
• 1.3.2 Ti-V-Al-Fe形状记忆合金20-23
• 1.4 稀土元素Sc及其应用23-24
• 1.5 主要研究内容24-25
• 第2章 试验材料及测试方法25-28
• 2.1 材料的制备及热处理25-26
• 2.2 相变温度测量26
• 2.3 组织结构分析26
• 2.4 力学性能和形状记忆效应测试26-28
• 第3章 Sc掺杂Ti-V-Al合金的组织结构28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 Sc含量对固溶Ti-V-Al-Sc合金组织结构的影响28-36
• 3.3 冷轧变形量对Ti-V-Al-Sc合金组织结构的影响36-39
• 3.4 退火温度对冷轧Ti-V-Al-Sc合金组织结构的影响39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 Sc掺杂Ti-V-Al合金的马氏体相变44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 Sc含量对固溶Ti-V-Al-Sc合金马氏体相变的影响44-45
• 4.3 热循环次数对固溶Ti-V-Al-Sc合金马氏体相变的影响45-47
• 4.4 退火温度对冷轧Ti-V-Al-Sc合金马氏体相变的影响47-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 Sc掺杂Ti-V-Al合金的应变恢复特性53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 Sc含量对Ti-V-Al-Sc合金应变恢复特性的影响53-58
• 5.3 退火温度对冷轧Ti-V-Al-Sc合金应变恢复特性的影响58-63
• 5.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70

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本文编号：725848