Cr掺杂对Ti-Ni形状记忆合金相变和形变特性的影响
Effect of Cr Addition on Transformation and Deformation Characteristics of Ti-Ni Shape Memory Alloy
本文以Ti-50.8Ni、Ti-50.8Ni-0.3Cr和Ti-51.1Ni形状记忆合金(SMA)为研究对象,用光学显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪、示差扫描量热仪和拉伸实验,研究了Cr掺杂及热处理对Ti-Ni SMA组织、相变、低温形变和室温循环形变特性的影响规律.研究结果表明:三种合金室温相组成主要为母相B2(CsCl型晶体结构),且低温和中温退火后的形变组织呈纤维状,随退火温度(θa)升高,纤维组织逐渐演变为等轴晶粒,当θa超过600℃后,三合金氧化加剧.随θa升高,Ti-50.8Ni合金冷却/加热相变类型由A→R→M / M→R→A型向A→R→M / M→A型再向A→M / M→A型转变;Ti-50.8Ni-0.3Cr合金的相变类型由A→R / R→A型向A→R→M / M→R→A型向A→R→M / M→A型再向A→M / M→A型转变;而Ti-51.1Ni合金的相变类型由A→R / M→R→A型向A→R→M / M→R→A型再向A→M / M→A转变.三合金R相变温度和M相变热滞降低,M相变温度升高,R相变热滞变化不大,保持在4℃左右.此外,随θa升高,三合金应力-应变曲线上平台应力先降低后升高,抗拉强度降低,塑性和一次能耗(WD)增加.在较低温度(10℃)变形时,400-500℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-51.1Ni合金呈形状记忆效应(SME)特性,550-650℃退火时呈SME+超弹性(SE)特性;400-650℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金则呈SE特性.在室温和10℃循环变形时,随循环变形次数n增加,Ti-50.8Ni和Ti-51.1Ni合金由SME演变为线性SE,平台应力和积累残余应变(εr*)迅速增加;Ti-50.8Ni-0.3Cr合金由非完全超弹性演变为完全超弹性,合金的超弹性应力-应变曲线形态较稳定.随n增加,Ti-50.8Ni和Ti-51.1Ni合金的超弹性残余应变(εr)减小,超弹性应变恢复率(ηs)增加;Ti-50.8Ni-0.3Cr合金的εr和ηs则分别稳定在较低和较高水平,显示出良好的超弹性稳定性.随n增加,Ti-50.8Ni和Ti-51.1Ni合金的当量刚度(keq)先增加后趋于稳定,WD先快速增加后减小,当量阻尼系数(ξeq)则迅速减小;Ti-50.8Ni-0.3Cr合金的keq和WD比较稳定,ξeq先减小后趋于稳定.随θa升高,Ti-50.8Ni和Ti-51.1Ni合金弹簧由SME过渡到SE,而Ti-50.8Ni-0.3Cr合金弹簧则始终呈现SE,且三合金弹簧的平台应力先降低后升高.提出了一种基于形状记忆合金弹簧驱动的温敏开关装置设计方法,为温敏新产品的开发设计提供了一种新思路.
- 作者：
- 杨军
- 学位授予单位：
- 陕西理工学院
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 贺志荣
- 中图分类号：
- TG139.6
- 关键词：
- Ti-50.8Ni合金；Ti-51.1Ni合金；Ti-50.8Ni-0.3Cr合金；相变；形状记忆效应；超弹性
- Ti-50.8Ni alloy；Ti-51.1Ni alloy；Ti-50.8Ni-0.3Cr alloy；transformation；shape memory effect；superelasticity