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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
NiTi形状记忆合金由于其优异的形状记忆和超弹性性能、良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性等特征，应用于航空、航天、机械、生物医用及日常生活等领域。马氏体相变是影响NiTi合金性能的关键因素，为此研究NiTi合金相稳定性对于改善合金性能和完善相关理论解释非常重要。形状记忆合金的马氏体相变温度及路径主要受合金成分、合金元素添加、热处理等影响，从物理本质上掌握影响其相变特性的相关机制和规律，是进行合金设计的必要前提，也能为实际现象提供理论解释。本文采用第一原理计算的方法，从理论上研究了Mo、Pd两种合金元素和空位在NiTi合金中的稳定占位及对相稳定性的影响，并通过γ射线辐照的方法，从实验角度研究了空位对NiTi合金的影响。取得的主要结果如下：通过第一原理计算了Mo、Pd两种元素添加前后NiTi合金的形成焓、电荷集居度及态密度。发现合金元素添加引起NiTi合金超胞体积的变化与合金元素的原子半径尺寸有关；Mo元素倾向于占Ni位，同时引起母相稳定性增强，马氏体相稳定性降低，Mo添加后两相形成焓差值与NiTi合金相比减小了0.127eV/atom，说明添加Mo会导致马氏体相变温度下降；低含量Pd元素（6.25at.%）添加时，Pd倾向于占Ti位，母相和马氏体相稳定性都增强，6.25at.%Pd添加后两相形成焓差值减小了0.08 eV/atom，说明低含量Pd添加会导致马氏体相变温度下降；高含量Pd元素（12.5at.%）添加时，稳定的马氏体相为B19结构，此时Pd倾向于占Ni位，两相间形成焓差值增大了0.023 eV/atom，从而导致马氏体相变温度升高。通过第一原理计算了NiTi合金的单空位形成能、形成热、单原子生成焓及态密度。发现NiTi合金B2和B19’中稳定的单空位结构都是Ni空位；空位引入后母相和马氏体相的相稳定性降低，空位趋近于消失；空位对合金B2→B19’的相变方向没有影响。通过γ辐照实验研究空位对NiTi相稳定性的影响，首先为了消除其他因素的影响，对室温奥氏体态NiTi合金（A-NiTi）和室温马氏体态NiTi合金（M-NiTi）进行20次液氮温度到120℃的热循环处理，NiTi合金（A-NiTi）和室温马氏体态NiTi合金（M-NiTi）经热循环后合金内部形成的位错应力场提高了马氏体弹性能，导致其正逆马氏体相变温度都有所下降。同时热循环中产生的金属间化合物促进R相变的发生，导致M-NiTi降温过程中发生R相变。经15kGy、40kGy、100kGy辐照后，A-NiTi合金相变温度变化不大；M-NiTi合金As大幅升高，并随着辐照剂量的增大有所下降，发生马氏体稳定化现象；A-NiTi合金对γ辐照和热循环的敏感度都低于M-NiTi合金。 |
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发表于 2022-9-8 09:43:40
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