TiNiFe形状记忆合金的变形行为及微观组织演变规律的研究
Deformation Behavior and Microstructure Evolution of TiNiFe Shape Memory Alloy
本课题以TiNiFe形状记忆合金为实验材料,利用Gleeble-3500热模拟实验机,对TiNiFe合金在温度为400～1050℃、应变速率为0.01～10s-1、应变量为0.8的条件下,进行了恒温热压缩实验。结合热压缩实验数据,采用三次样条插值拟合方法绘制出了该合金的热加工图。运用线性回归分析对TiNiFe形状记忆合金在高温塑性变形过程中的流变行为进行了研究,确立了合金的本构模型。同时,借助油压机对TiNiFe合金进行了变形量为0.2～0.4的常温压缩实验,并在450～750℃下分别退火处理1h,以研究TiNiFe合金的常温变形行为和静态再结晶规律。本文借助金相显微镜、硬度计、电子背散射衍射分析及透射电子显微镜等测试手段,对TiNiFe记忆合金在不同条件下的微观组织演变进行了系统的研究和分析,并着重分析了TiNiFe合金的高温变形行为。主要内容如下：(1)通过对TiNiFe形状记忆合金热压缩变形行为的研究,得出流变应力与变形温度和应变速率的关系：当变形温度一定时,合金的流变应力随应变速率的提高而增大；在相同应变速率下,流变应力随变形温度的升高而降低。(2)根据热压缩实验数据,在动态材料模型基础上绘制TiNiFe形状记忆合金的热加工图,并对该加工图及计算数据进行了分析,确定了TiNiFe合金的最佳加工区和流变失稳区。(3)研究了TiNiFe形状记忆合金在不同热变形条件下的微观组织演变,对两个理想加工区,即峰区Ⅰ和Ⅱ的分析如下：变形温度为1050℃,应变速率为10s-1时,发生完全动态再结晶,且为细小的等轴晶粒；变形温度850℃,变形速率0.1s-1,动态再结晶与动态回复共存。(4) TiNiFe形状记忆合金在高温塑性变形过程中存在热激活过程。利用一元线性回归分析,分别求出变形激活能Q、应变速率敏感指数n、材料常数α和A,建立合金热变形本构模型。通过多元非线性拟合,建立TiNiFe合金流变应力的含应变量ε的三次多项式模型。经实验验证,采用该模型计算的流变应力与实测值符合,基本满足工程计算的要求。(5)研究了TiNiFe记忆合金常温变形条件下的微观组织演变机制,得出影响TiNiFe合金常温变形行为的两个主要因素分别是变形量和退火温度。对一定的冷变形量,较低的退火温度下合金容易发生异常的晶粒长大现象。
- 作者：
- 王淑娟
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 米绪军
- 中图分类号：
- TG139.6
- 关键词：
- TiNiFe形状记忆合金；热变形；流变行为；加工图；本构方程；再结晶
- TiNiFe shape memory alloy；hot deformation；micro structure evolution；flowstress；processing map；constitutive equation；recrystallization
- 基金项目：
- 863计划%973重大基础研究项目