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热处理对Ti50Ni47Fe3形状记忆合金棒材显微组织和力学性能影响的研究

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目录

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摘要

1.1引言

1.2形状记忆合金的特性与发展

1.2.1形状记忆合金的特性

1.2.2形状记忆合金的分类和发展概况

1.2.3形状记忆合金的应用

1.3 TiNi系列形状记忆合金的简介

1.3.1 TiNi形状记忆合金的相变

1.3.2 TiNi形状记忆合金的制备

1.3.3 TiNi形状记忆合金的成型

1.3.4最终热处理

1.4 TiNi合金中的孪晶

1.4.1马氏体中的孪晶

1.4.2母相中的孪晶

1.5 Ti-Ni-Fe形状记忆合金概述

1.6本文研究目的及内容

第2章实验材料及方法

2.1材料成分与制备

2.2试样制备和测试方法

2.2.1试样制备

2.2.2金相观察

2.2.3透射电子显微镜(TEM)分析

2.2.4硬度测试

2.2.5拉伸试验

2.2.6相变温度测试

第3章Ti50Ni47Fe3合金棒材显微组织的研究

3.1序言

3.2热处理温度对热轧Ti50Ni47Fe3合金棒材显微组织的影响

3.2.1金相组织

3.2.2 TEM组织

3.2保温时间对热轧Ti50Ni47Fe3合金棒材显微组织的影响

3.3热处理温度对冷拉拔Ti50Ni47Fe3合金棒材显微组织影响

3.4本章小结

第4章Ti50Ni47Fe3合金棒材的力学性能以及相变温度的研究

4.1序言

4.2热处理温度对硬度的影响

4.3热处理保温时间对硬度的影响

4.4热处理温度对屈服强度的影响

4.4.1热处理温度对热轧棒材屈服强度的影响

4.4.2热处理温度对冷拉拔棒材屈服强度的影响

4.5 Ti50Ni47Fe3合金棒材的相变温度

4.6本章小结

第5章总结论

参考文献

致谢

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摘要

Ti50Ni47Fe3形状记忆合金是最早应用于工程中的一种记忆合金,目前已广泛应用于飞机液压管路的紧固连接。为了获得良好的力学性能和适宜实际操作的马氏体相变开始温度,本文采用冷拉拔和热轧两种工艺制备了Ti50Ni47Fe3形状记忆合金棒材,并采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、维氏硬度计(HV)、电输运测试系统(Electrical Transport Testing System)和万能电子拉伸试验机,系统研究了两种加工工艺棒材的显微组织结构、力学性能和相变温度,以及热处理对它们的影响,目的为其实际应用提供参考资料。 原始热轧态Ti50Ni47Fe3合金棒材中的位错密度较低,它们主要呈现网络形态,同时,在一些晶粒内部观察到板条状结构,且在板条内观察到纳米尺度的微孪晶束;当热处理温度为450℃时,热轧棒材开始发生再结晶,板条状结构消失,在三叉晶界或晶内析出了多种形态的Ti2Ni相;继续提高热处理温度到600℃,晶粒发生长大且析出相明显减少。 冷拉拔Ti50Ni47Fe3合金棒材中的位错密度较高,主要以缠结形式存在,且形成大量的板条状结构,板条与基体之间的界面为小角度晶界;随热处理温度提高,板条状结构逐渐被等轴状亚晶和再结晶晶粒所取代,当热处理温度高达700℃,板条状结构基本消失,且发生了异常晶粒长大。 热轧棒材的维氏硬度随热处理温度升高,先升后降,在450℃时达到最大值,抗拉强度在500℃时最大,此时的屈服强度与热轧态的基本相同;冷拉拔棒材在热处理温度<550℃时,维氏硬度和屈服强度基本不变,屈服强度维持在580MPa左右,继续提高温度,硬度和屈服强度下降。 通过显微组织和力学性能的研究发现,热轧和冷拉拔棒材的最佳热处理温度分别为450℃和500℃。对最佳热处理温度下处理的热轧棒材,其马氏体相变的开始温度Ms点约为-133℃,比冷拉拔棒材的-149℃提高了16℃,这为用热轧棒材加工的零部件在实际工程中的操作带来方便。

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