基于管接头制备的镍钛铌合金热变形行为及其粉末冶金工艺研究

发布时间：2020-06-14 23:19

【摘要】：具有宽滞后效应的NiTiNb形状记忆合金是目前性能最优异、最有前途的管路接头材料。然而,NiTiNb合金不易加工、成型,且大尺寸管接头(内径≥30mm)制备困难,这极大地限制了该合金的应用。特别是在载人航天及深空自组装领域中,高性能、大尺寸管接头的开发及应用,尤为亟需。论文针对Ni TiNb合金成型、加工困难的缺点,研究了锻态NiTiNb合金高温压缩时的热变形行为,计算了其热变形激活能,并得出了本构方程。针对该合金大尺寸管接头制备问题,提出用热等静压法予以解决。初步探索了NiTiNb合金的热等静压工艺(包括球磨制粉、包套制作和热等静压)。对其微观组织和性能进行研究,并与锻态NiTiNb合金对比分析。主要结论如下:(1)锻态Ni TiNb合金在热压缩的过程中会出现明显的屈服现象;其热激活能为198.004KJ/mol,Arrhenius型本构方程为:(2)锻态NiTiNb合金在热压缩的过程中,峰值应力随变形温度上升而减小,随应变速率上升而增大。其微观组织中存在NiTi基体相,β-Nb相和少量的(Ti,Nb)2Ni硬脆相。它们的含量和分布情况都会影响合金的性能,当NiTi相的含量多而β-Nb相的含量少时,有利于提高合金的强度,但是会降低合金的塑性,(Ti,Nb)2Ni硬脆相对合金性能有害。(3)Ni、Ti、Nb粉末在球料比8:1、转速200r/min、时间2h的球磨参数下被细化并混合均匀;之后在1200℃、150MPa、保温保压5h的热等静压参数下制得了NiTiNb合金。最佳球磨和热等静压工艺参数仍有待探索。(4)与锻态NiTiNb合金相比,本次制备的热等静压态NiTiNb合金硬度明显提高;但合金原子未扩散充分,导致微观组织中Ni Ti基体相连接在一起,β-Nb相分布也不均匀,这将严重影响NiTiNb合金的性能。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG139.6;TF125.2
【图文】：

示意图,诱发相变,形状记忆合金,晶格结构

和形状记忆合金相关的报道日益增多，说明这种特殊的合金料领域的重点研究方向之一[10]。形状记忆合金工作原理状记忆合金在一定温度范围内，一般有两个相，分别是高温奥氏enite，A)与低温马氏体相(Martensite，M)。马氏体相变是主要的相变形过程中，Ms和 Mf分别表示马氏体相变开始和结束温度，As和 Af分相变开始和结束温度。若不受外力，降低温度时，形状记忆合金将从M。一般认为，相变正方向指从 A 向 M 转变。在升高温度过程中，M A，被称为马氏体逆相变[12]。图 1.1 是温度诱发相变时 A 与 M 的晶格在图中可以看出，当温度降至 Ms点时，A 开始向 M 转变，当温度降A 已完成了向 M 的全部转变；随后，随着温度的上升，当温度升至 A开始向 A 转变，当温度升至 Af点时，M 向 A 的转变完成，这时微观相[11-13]。

形貌,重铸层,电火花线切割,表面熔化

1.2 经电火花线切割后 Ti35.5Ni49.5Zr15形状记忆合金表面熔化重铸层ig. 1.2 The melted recast layer of WEDMed surface on Ti35.5Ni49.5Zr15S记忆合金的分类为止，科学家们通过不断的测试和寻找，共发现了 50 多种照化学组成来区分，主要有三类[20-22]。u 基形状记忆合金状记忆合金的价格大约只是 NiTi 基的十分之一。Cu-Zn 和，最具商业实用价值的是 CuZnAl 和 CuAlNi 系合金[20]，它能够承受较高温度，但这两种合金的 SME 很差，晶界脆性e 基形状记忆合金状记忆合金按马氏体种类的不同又被相应的分为三类：即，密排六方马氏体和面心正方薄片状马氏体，比较常见的iCoTi[21]。在这些中，FeMnSi 系合金性能优异，其相变滞

【参考文献】