Ti44Ni47Nb9形状记忆合金管材组织、相变与织构的研究

论文摘要

Ti44Ni47Nb9形状记忆合金相变滞后宽、加工性能好,用其制成的记忆合金连接件和紧固件,可在常温下存储和运输,工程应用十分方便。因此,在航空、航天、石油化工等领域有很好的应用前景。管接头和紧固件是利用其特定方向上的形状记忆效应来实现与被连接件的过盈连接,而织构的形成使记忆行为呈现各向异性。目前,有关Ti44Ni47Nb9合金织构的研究报道极少,也未见有关Ti44Ni47Nb9形状记忆合金管材的组织、相变和织构的研究报道。本文利用金相显微镜（OM）、示差扫描量热法（DSC）和X射线衍射（XRD）等,系统研究了Ti44Ni47Nb9合金热锻棒、热挤压和冷轧管材的组织、织构和相变以及热处理对它们的影响,为工程的应用提供实验数据和优化工艺参数,同时为进一步揭示择优取向影响合金力学行为和记忆行为的机理打下基础。显微组织研究表明：热锻棒材中的B2相沿轴向呈较宽的纤维状,热挤压管材中B2相纤维组织变细且发生碎化,冷轧管材的组织由B2、β-Nb和（Ti,Nb）4Ni2O相组成,其中B2相纤维组织发生严重碎化。冷轧管材的再结晶开始温度约为400℃,且随淬火温度升高,B2相晶粒尺寸逐渐减小,达到600℃以后,一些再结晶晶粒发生长大,850℃时晶粒明显长大。相变研究表明：热挤压管材随淬火温度升高,相变点升高,热滞变化不明显。随退火温度升高,Ms点下降,As变化不大,热滞增大；冷轧管材中组织的细化和内部缺陷抑制了冷却过程中马氏体相变的进行,热循环过程中未发生相变,淬火温度超过400℃后,再结晶减少了B2相中的缺陷,促使热循环过程中发生相变,且随淬火和退火温度的升高,相变点升高,热滞下降。织构分析结果表明：热锻棒材主要织构接近{1 1 2}〈1 1 1〉和{1 2 3}〈1 1 1〉；热挤压管材中多数晶粒的取向靠近{1 1 1}〈U V W〉,经600℃/90min淬火后,主要织构组分仍接近{1 1 1},但强度提高,而退火后有些晶粒的取向还靠近{2 2 1}和{2 1 1}。850℃淬火后,主要织构组分接近{1 1 2}〈1 1 0〉,退火后{1 1 2}（1 1 0）织构组分增强,同时还出现{1 1 2}〈1 2 0〉强组分；冷轧管材的主要织构为{1 1 1}〈1 1 0〉和{1 1 2}〈1 1 0〉,经600℃热处理后织构组分不变,但强度增强,尤其是退火。850℃淬火,主要织构强度下降,面取向基本靠近{1 1 2}和{2 2 1},退火后,晶粒取向明显偏离{1 1 1}〈1 1 0〉和{112}〈1 1 0〉,这与热处理过程中晶粒的长大有关。冷轧管材经600℃退火后,Ms为-111.70℃,热滞高达50.36℃,多数晶粒的〈1 1 1〉取向平行管材的径向,这对工程应用是有利的。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 形状记忆合金概述
• 1.1.1 形状记忆合金的发展
• 1.1.2 形状记忆效应和热弹性马氏体相变
• 1.1.2.1 形状记忆效应
• 1.1.2.2 热弹性马氏体相变
• 1.1.3 形状记忆合金主要分类
• 1.1.3.1 铁基形状记忆合金
• 1.1.3.2 铜基形状记忆合金
• 1.1.3.3 Ti-Ni基形状记忆合金
• 44Ni₄₇Nb₉形状记忆合金概述'>1.2 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉形状记忆合金概述
• 44Ni₄₇Nb₉合金的马氏体相变'>1.2.1 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金的马氏体相变
• 44Ni₄₇Nb₉合金制备工艺'>1.2.2 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金制备工艺
• 44Ni₄₇Nb₉合金相变滞后机制'>1.2.3 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金相变滞后机制
• 44Ni₄₇Nb₉合金相变温度的控制'>1.2.4 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金相变温度的控制
• 44Ni₄₇Nb₉合金的恢复应变'>1.2.5 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金的恢复应变
• 44Ni₄₇Nb₉合金应用概况'>1.2.6 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金应用概况
• 1.3 织构
• 1.3.1 晶体学织构
• 1.3.2 热变形织构
• 1.3.2.1 铸造织构
• 1.3.2.2 热加工织构
• 1.3.3 冷变形织构
• 1.3.3.1 轧制织构
• 1.3.3.2 拉拔织构
• 1.3.3.3 剪切织构
• 1.3.4 再结晶织构
• 1.3.4.1 金属的再结晶
• 1.3.4.2 再结晶织构的形成机制
• 1.3.5 Ti-Ni基形状记忆合金织构的研究概况
• 1.3.6 织构对形状记忆应变的影响
• 1.3.6.1 单晶取向对形状记忆应变的影响
• 1.3.6.2 多晶择优取向对形状记忆应变的影响
• 1.4 本文研究目的及研究内容
• 第2章 实验材料、样品及实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 样品制备
• 2.2.1 硬度测试样品
• 2.2.2 DSC样品
• 2.2.3 织构样品
• 2.2.4 金相样品
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 硬度测试
• 2.3.2 DSC的测定
• 2.3.3 织构测定
• 2.3.4 金相观察
• 44Ni₄₇Nb₉形状记忆合金管材组织与相变的研究'>第3章 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉形状记忆合金管材组织与相变的研究
• 3.1 引言
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材的显微组织'>3.2 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材的显微组织
• 44Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材的相组成'>3.2.1 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材的相组成
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材显微组织的影响'>3.2.2 加工工艺对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材显微组织的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材组织的影响'>3.2.2.1 变形方式对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材组织的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材再结晶开始温度的测定'>3.2.2.2 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材再结晶开始温度的测定
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材组织的影响'>3.2.2.3 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材组织的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材相变的影响'>3.3 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材相变的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金热挤压管材相变的影响'>3.3.1 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金热挤压管材相变的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材相变的影响'>3.3.2 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材相变的影响
• 3.4 本章小结
• 44Ni₄₇Nb₉形状记忆合金管材织构的研究'>第4章 Ti₄₄Ni₄₇Nb₉形状记忆合金管材织构的研究
• 4.1 引言
• 4.2 晶粒取向分布函数（ODF）中的欧拉变换
• 44Ni₄₇Nb₉合金织构的影响'>4.3 变形方式对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金织构的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金管材织构的影响'>4.4 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金管材织构的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金热挤压管材织构的影响'>4.4.1 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金热挤压管材织构的影响
• 44Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材织构的影响'>4.4.2 热处理对Ti₄₄Ni₄₇Nb₉合金冷轧管材织构的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢