【摘 要】
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本论文针对两步时效Ni51Ti49合金中外应力调控合金双程形状记忆效应的内在作用机制,系统研究了Ni4Ti3析出相的生长行为及其对合金马氏体相变诱发的双程形状记忆效应的影响规律,为发展NiTi形状记忆合金相变微观机制理论和实现合金功能行为优化提供了基础理论参考。本论文创新采用了在不同时段加载外应力的两步时效工艺对快速凝固法制备的Ni51Ti49合金条片进行双程形状记忆效应训练,结合对合金的宏观双程
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本论文针对两步时效Ni51Ti49合金中外应力调控合金双程形状记忆效应的内在作用机制,系统研究了Ni4Ti3析出相的生长行为及其对合金马氏体相变诱发的双程形状记忆效应的影响规律,为发展NiTi形状记忆合金相变微观机制理论和实现合金功能行为优化提供了基础理论参考。本论文创新采用了在不同时段加载外应力的两步时效工艺对快速凝固法制备的Ni51Ti49合金条片进行双程形状记忆效应训练,结合对合金的宏观双程形状记忆效应回复率测定、相变行为分析以及微观结构表征,阐明了在Ni4Ti3析出相不同生长阶段加载的外应力对析出相生长行为的作用机制,掌握了两步时效外应力、温度和时间等关键参数在合金马氏体相变及双程形状记忆效应中的影响规律。研究结果表明,在Ni51Ti49合金中经无应力时效产生的四种变体等效析出的Ni4Ti3相可在后续的约束时效中发生变体变化,形成由单变体择优生长而产生的择优取向,使合金产生双程形状记忆效应,且随着第一步无应力时效温度的升高或时间的延长带来的Ni4Ti3相长大,变体变化现象受到抑制。此外,经过300℃/1 h低温短时无应力时效的Ni51Ti49合金在450℃/10 h约束时效后所呈现的回复率优于单步约束时效合金。与之相反,经不同温度和时间约束时效引入具有择优取向的Ni4Ti3析出相并获得反常或正常双程形状记忆效应的Ni51Ti49合金,在后续450℃/10 h无应力时效后,合金中Ni4Ti3析出相仍具有择优取向,且析出相的择优取向程度和尺寸与第一步约束时效参数无关。所有两步时效合金均呈现为回复率十分接近的正常双程形状记忆效应。此外,针对Ni51Ti49双程形状记忆合金在零度以上温度区间的应用进行了两步时效工艺参数优化。结果表明,经450℃/10 h约束时效的Ni51Ti49合金在后续通过400℃/1h或400℃/10 h无应力时效处理后,其马氏体相变温度显著升高,并使合金在0℃与25℃下的回复率得到显著提升。
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