论文摘要：工程用TiNiFe形状记忆合金组织结构和回复力的研究

 

本论文制备了Ti50Ni47Fe3大铸锭，对其进行锻造、锻造+轧制66%、锻造+轧制90%不同的热变形，并对经不同热变形的Ti50Ni47Fe3合金在300℃、400℃、500℃进行0.5h的退火处理，对HR90%合金（锻造+轧制，轧制变形量为90%）增加600℃、700℃、800℃0.5h的退火处理，通过测试合金的相变温度，室温组织结构、室温和液氮温度力学性能和形状记忆效应，系统的研究了热变形和热处理对Ti50Ni47Fe3合金相变特性、组织结构和力学性能的影响。此外，研究了不同热变形、热处理、预变形量、预变形温度和循环对Ti50Ni47Fe3合金回复力的影响。

阻温曲线显示，随着热轧变形量的增加，Ms点和As点升高，逆相变的相变温度区间(Af-As)减小，且HR66%的相变滞后区间最大，为125℃。HF和HR66%室温只有B2母相，HR90%在室温R相和B2母相共存。锻造后进行轧制使合金中位错密度增大。此外，轧制会降低室温下的屈服强度σy，提高断裂延伸率ε；轧制会提高液氮温度下的屈服强度σy、抗拉强度σb及断裂延伸率ε。对于三种热变形方式的合金，在同一预变形量下，热轧量越大，弹性回复应变越大，而HR66%的应变回复率最大，形状记忆效应最好。

热变形后进行退火处理，随着热处理温度的增加，Ms点降低，As点升高，HR90%中R相的峰强降低，R相的数量减少，晶粒尺寸增大，硬度降低；300-500℃热处理对合金室温下的σy、 σb影响不大，但会显著提高 ε，且退火温度越高，断裂延伸率越大；对HR90%进行600℃及以上温度的退火处理会使合金的性能恶化。

回复力测试结果表明：锻造后轧制的合金比只进行锻造的合金 （回复力最大值）、 （回复力随温度的变化率）和Ts（回复力急剧增大的温度）增大，且锻后轧制量越大，三者的值越大；而锻造后进行轧制会降低△T（回复力大于200MPa的温度区间），缩短合金的安全使用温度范围，因此HR66%合金的回复力性能较好。对于HR66%合金预变形量为10%，预变形温度为-150℃时获得较优的回复力性能。在-55℃~135℃范围内对合金进行热循环，在最初的三次热循环过程中， 随循环次数的增加显著下降。进一步增加循环次数，回复力趋于稳定。

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