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冷变形及热处理对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响

作　者: 熊雯瑛
导　师: 罗兵辉
学　校: 中南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: Ti50Ni50-xCux合金 冷变形 退火 马氏体相变 耐磨性 内耗
分类号: TG146.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


摘要：本论文通过金相显微镜观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)、X射线衍射试验(XRD)、差示扫描量热试验(DSC)、常规力学性能测试、摩擦磨损试验、内耗测试等试验方法,研究了均匀化退火对Ti50Ni50-xCUx合金铸锭组织的影响,Cu元素含量对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响,冷变形及热处理对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响以及退火温度和退火时间对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响。分析得到结论如下：(1) Ti50Ni50-xCux合金的铸态组织存在严重的元素偏析情况,存在富Ti相,晶界处Cu元素富集。合金的基体相为TiNi0.gCu0.2,并且合金中均存在第二相Ti2Ni和NiTi。合金经均匀化以后,富Ti的第二相Ti2Ni尺寸减小,Cu元素在晶界处富集减少。(2)固溶态、25%冷变形后400℃/1h退火态和35%冷变形后400℃/1h退火态Ti50Ni45Cu5合金,室温微观组织均为针状马氏体,晶粒尺寸依次减小,相变特征温度也依次减小。退火温度的变化对合金的马氏体相变过程不发生作用,在-50℃～150℃升温/降温时,合金发生B2-B19’相变；25%冷轧态Ti50Ni50-xCux合金,随着退火温度的升高,合金的相变特征温度先升高后降低。(3)25%冷变形后500℃/1h退火态Ti50Ni45Cu5合金的抗拉强度(918MPa)和延伸率(13.4%)具有最佳综合力学性能,并具有最高的形状记忆效应和耐磨性。同时,Cu含量增加使得Ti50Ni50-xCux合金的耐磨性增加。(4)退火态Ti50Ni45Cu5合金在摩擦磨损过程中的磨损机理为：磨粒磨损、粘着磨损和剥层磨损。磨损表面有微裂纹、磨损坑,磨屑形态为颗粒状、片层状。退火态Ti50Ni45Cu5合金的高耐磨性,归因于应力诱导马氏体相变和应力下马氏体变体的重排。(5)在连续变温过程中,Ti50Ni50-xCux合金的内耗峰随着振动频率、应变振幅的增加而降低,峰位置不变；峰值内耗和峰位置随着升温速率的增加而升高。冷变形退火后合金的内耗比固溶态高；退火温度升高,内耗增加。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 文献综述  9-28
  1.1 TiNiCu合金的研究现状  9-15
    1.1.1 TiNi合金  9-11
    1.1.2 TiNiCu合金  11-15
  1.2 超弹性与形状记忆效应  15-17
  1.3 摩擦磨损机理  17-22
    1.3.1 干摩擦状态下的主要磨损理论  17-19
    1.3.2 TiNi合金摩擦磨损  19-21
    1.3.3 摩擦磨损性能研究现状  21-22
  1.4 内耗及研究现状  22-26
    1.4.1 内耗的分类  22-23
    1.4.2 内耗的测量方法  23-24
    1.4.3 TiNiCu合金的内耗及研究现状  24-26
  1.5 本论文的研究目的  26-28
第二章 实验方案及试样制备  28-36
  2.1 试样制备  29-30
    2.1.1 合金的熔铸  29
    2.1.2 合金的模锻  29
    2.1.3 合金的轧制  29-30
    2.1.4 合金的退火工艺  30
  2.2 组织观测  30-31
    2.2.1 金相组织观察  30
    2.2.2 X-ray衍射试验  30
    2.2.3 差热扫描量热试验  30
    2.2.4 扫描电镜观察  30-31
    2.2.5 透射电镜观察  31
  2.3 性能测试  31-36
    2.3.1 拉伸性能测试  31-32
    2.3.2 维氏硬度测试  32
    2.3.3 形状记忆效应测试  32-33
    2.3.4 摩擦磨损试验  33-34
    2.3.5 内耗测试  34-36
第三章 Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金的微观组织与相变行为  36-52
  3.1 均匀化对Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金微观组织的影响  36-41
    3.1.1 合金成分分析  36
    3.1.2 Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织  36-39
    3.1.3 Ti_(50)Ni_(42)Cu_8合金组织  39-41
  3.2 冷变形后退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织和相变行为的影响  41-44
  3.3 退火温度对Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金组织与相变行为的影响  44-51
    3.3.1 退火温度对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织与相变行为的影响  44-48
    3.3.2 退火温度对Ti_(50)Ni_(42)Cu_8合金相变行为的影响  48-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金的性能研究  52-77
  4.1 力学性能  52-56
    4.1.1 冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金力学性能的影响  52-55
    4.1.2 退火温度及退火时间对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金力学性能的影响  55-56
  4.2 形状记忆效应  56-57
  4.3 摩擦磨损性能  57-67
    4.3.1 退火温度及退火时间对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金摩擦磨损性能的影响  57-59
    4.3.2 合金成分对Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金摩擦性能的影响  59-61
    4.3.3 摩擦载荷对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金摩擦性能的影响  61-63
    4.3.4 Ti_(50)Ni_(50-x)Cu_x合金的磨损机理研究  63-67
  4.4 内耗性能  67-75
    4.4.1 固溶态Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金内耗的研究  67-72
    4.4.2 冷变形+退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金内耗的影响  72-73
    4.4.3 退火温度对Ti_(50)Ni_(42)Cu_8合金内耗的影响  73-75
  4.5 本章小结  75-77
第五章 结论  77-78
参考文献  78-85
致谢  85-86
硕士期间主要研究成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属材料 > 有色金属及其合金 > 轻有色金属及其合金 > 钛
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