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问题:[题]

题目:加工方式对TiNiFe形状记忆合金加工硬化及力学性能影响的研究

形状记忆合金,尤其是TiNiFe形状记忆合金,加工硬化现象加剧了加工的难度,从而限制了该合金的应用。本论文采用铸造、锻造、挤压和轧制变形方式对TiNiFe形状记忆合金进行加工。对铸造、锻造和挤压三种变形加工方式下的TiNiFe形状记忆合金,通过透射电子显微镜﹑金相显微镜和X射线衍射仪分析了TiNiFe形状记忆合金的组织形貌﹑微观形貌和晶体结构;用显微硬度计测量了该合金基体的显微硬度;采用低温电阻测试系统设备测试了合金的相变温度;采用材料试验机测试了合金的力学性能;并初步探讨了热机械循环训练法对形状记忆回复率的影响。相变点是记忆合金的重要参数。不同加工方式对TiNiFe形状记忆合金相变点有一定的影响,实验结果表明,加工变形方式不同,该合金的相变点也发生变化,锻造态该合金的相变点相对铸造态合金的相变点有所降低,挤压态合金的相变点相对锻造态合金的相变点又有所降低,铸造态合金的Ms为147℃,锻造态合金的Ms为150℃,挤压态合金的Ms为159℃。加工方式不同,TiNiFe形状记忆合金基体显微硬度也有变化。铸造态合金的平均显微硬度值为188.0HV,锻造态合金的平均显微硬度值为206.1HV,挤压态合金的平均显微硬度最大,增大到215.1HV。比较铸造态、锻造态和挤压态试样的X射线衍射线,三强峰的强度发生了变化,三强峰的位置也发生了偏移。这说明TiNi相基体的晶粒存在择优取向,即在不同加工变形后,合金中存在织构。由透射电镜观察,TiNiFe形状记忆合金的加工硬化机制是在外力作用下,在奥氏体中产生了高密度位错。在相同温度状态下拉伸试样,挤压态的TiNiFe形状记忆合金拉伸各力学性能好于铸造态和锻造态试样的各力学拉伸性能。在-55℃温度下进行拉伸,对铸造态的TiNiFe合金来说,在拉伸变形很小的情况下,就达到了屈服强度,屈服强度也很小,σs只有24.4MPa,被认为在低温状态下拉伸产生了应力诱发马氏体,第一个屈服平台为R相下的屈服点。对挤压态试样,在变形量达到2.7%才达到屈服强度,其屈服强度σ’s为349.5MPa,而没有产生R相变。在室温下拉伸,铸造态TiNiFe没有出现屈服平台,其屈服强度为135MPa,挤压态TiNiFe拉伸后,迅速达到屈服强度,在应变量为0.52%时,其屈服强度为349.1MPa,相对铸造态的屈服强度增加了156%。采用热机械循环的方法对TiNiFe形状记忆合金进行训练。结果发现,随着训练次数的增加,TiNiFe形状记忆合金的残余应变量减少,形状回复率在增加。没有经过热机械循环训练的TiNiFe形状记忆合金,其形状记忆回复率为92%,而经过40次的热机械循环,该合金的回复率可以增大到98%以上。

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