TiNi基形状记忆合金若干理论及应用问题的研究

IMR OpenIR

	TiNi基形状记忆合金若干理论及应用问题的研究
	王磊
学位类型	博士
导师	戎利建
	2006-09-27
学位授予单位	中国科学院金属研究所
学位授予地点	金属研究所
学位专业	材料加工工程
关键词	Tini基合金马氏体相变第一原理性能管接头
摘要	TiNi基形状记忆合金独特的形状记忆和超弹等功能特性源于热弹性马氏体相变，并受到诸多因素的影响。深入研究影响合金性能的多层次因素，对于合金设计和工程实践具有重要意义。合金元素添加及二元合金成分变化对TiNi合金的相变温度及相组成有明显影响。第一原理计算发现，“单位体积结合能”较好地反映了合金元素对TiNi基合金母相相稳定性的影响，与实验观察结果吻合。通过有序能计算解释了合金化对TiNi基合金相组成的影响：TiNi基体中固溶度较高的合金元素(Zr、Hf)在TiNi基体中具有有序倾向；固溶度较低的合金元素(Ag、W)在TiNi基体中具有团簇倾向。采用第一原理结合统计力学方法计算证实了B2-TiNi是反位缺陷型金属间化合物。在富Ti和富Ni端，反位缺陷的浓度均高于空位缺陷浓度，相对应，反位缺陷有效形成能均低于空位缺陷形成能。Ni占Ti位的反位缺陷NiTi的浓度变化造成富Ni二元合金马氏体相变温度随成分变化而改变，同时也是淬火降低富Ni合金相变点的原因。受合金元素添加及成分变化影响之外，TiNi基合金的性能受加工制备方法影响较大。对大尺寸富Ti二元记忆合金板材的加工制备及性能进行了研究。研究发现：氧化钙坩锅真空感应一次熔炼的富Ti二元合金相变温度主要受到O、C杂质含量的影响。O、C含量的不稳定是造成各富Ti合金铸锭相变温度不一致的主要原因。再结晶温度以下，冷轧富Ti合金的相变温度随处理温度升高而逐步上升，再结晶温度以上相变温度稳定，高温处理样品的相变温度略有降低。时效对富Ti合金的相变行为不产生影响。线切割富Ti合金DSC试样表面热影响区中的缺陷造成厚度小的试样的DSC曲线呈现单峰特征，中等及大厚度样品呈现两步相变特征。 TiNiHf高温记忆合金的加工脆性严重影响了合金的进一步开发使用。采用热压缩实验对高Hf含量的TiNiHf合金进行了研究，发现Hf元素的添加显著提高了TiNi合金的变形抗力，同时改变了合金的热变形行为(真应力－真应变曲线特征)。合金热变形对形变温度及应变速率的变化敏感，压缩开裂试样呈现脆性剪切开裂特征。记忆合金器件复杂构型及使用条件同样会对器件性能产生影响。TiNiNb管接头回复相变从外壁开始，结束于内壁。被连接导管造成管接头的约束态回复相变，回复相变温区宽化，加热连接组件所需的温度升高。管接头内壁镀铜可有效改善小尺寸管接头组件的气密性，满足高压气路管道连接要求。
页数	175
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17008
专题	中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王磊. TiNi基形状记忆合金若干理论及应用问题的研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所,2006.