具有应变玻璃态特征的NiTiNb形状记忆合金的研究

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发表于 2022-4-14 21:50:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
NiTi基形状记忆合金由于具有良好的形状记忆效应、超弹性、抗腐蚀性和生物相容性而在航空航天、机械和医疗领域得到了广泛应用。普通商用形状记忆合金由于不能在宽温域保持高弹性和高屈服强度,因此其应用范围在一定程度上受到限制。本文旨在通过合金化设计和热-机械处理等工艺手段,获得在宽温域内具有高弹性和高强度的NiTi基形状记忆合金。本文设计并制备了Ni50Ti45Nb5和Ni49.8Ti45.2Nb5两种成分冷轧态和热轧态的合金,通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),差示扫描量热仪(DSC),电阻温度测试仪,动态机械性能测试仪(DMA)以及不同温度下的拉伸等实验技术手段,系统地研究了不同Ni/Ti比及热机械制度对合金微观组织、相变特征的影响,分析了成分、热机械制度及变形温度对合金记忆效应以及伪弹性等力学性能的影响。同时,针对Ni50Ti45Nb5合金的应变玻璃态转变进行了初步的研究,对其奇特的相变特征及记忆效应等特性给出了解释。时效研究表明,点缺陷浓度的降低导致马氏体相变的发生。微观组织研究表明,所涉及的两合金主要由NiTi基体相和白色富Nb相组成,并且随着Ni/Ti比的增加,NiTi基体中固溶的Nb越多,相变点Ms越低。Ni/Ti比的变化可显著改变相变点,从而对合金的力学行为产生影响。轧制制度对合金的微观组织和相变特征、记忆效应不产生显著影响。相比热轧态合金,冷轧态合金获得了更高的屈服强度和更明显的伪弹性。应变玻璃是一种冻结的具有短程应变有序的无序铁弹玻璃态。本研究通过对Ni50Ti45Nb5合金固溶水淬态的相关表征及测试,发现了其AC储能模量及内耗值的频率依赖性,变温XRD中平均结构的不变性,以及在变温透射电镜下观察到了在B2相衍射斑点连线约1/3处的超点阵斑点,这些证据有力地证明了在Ni50Ti45Nb5中应变玻璃态的存在。在玻璃转变中具有较高电阻的类R相随着温度的降低开始形成并逐渐增多,导致了合金表现出电阻的温度负相关性。同时,由于在整个转变中有序程度没有发生明显变化,相变潜热很弱,因此在DSC曲线中观察不到相变峰出现。研究发现,时效导致了Ni50Ti45Nb5合金中更多的β-Nb粒子析出,基体中Nb含量和点缺陷浓度降低,使得发生马氏体转变,同时,Nb的析出导致固溶强化机制减弱,因而时效后强度下降。





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