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预变形和热处理对NiTiCr形状记忆合金超弹性影响的研究

赵培根  
【摘要】: 本文以NiTiCr形状记忆合金为研究对象,着重研究了不同的预变形、固溶处理以及时效处理对该记忆合金超弹性的影响。 试验通过拉伸试验和金相组织照片的观察,研究了不同的预变形对NiTiCr形状记忆合金超弹性和显微组织的影响。试验表明,NiTiCr形状记忆合金的弹性随着变形量的增加而增加,当变形量达到51.4%之后,弹性的增加不明显,单纯的预变形不能使NiTiCr达到完全的非线性超弹性;试验同时表明了预变形会使NiTiCr内部产生一种细小而高度形变的板条状马氏体变体,当变形量增大到48.6%时,马氏体变体的体积有明显增大,极大的提高了母相的强度,从而显著提高NiTiCr丝的弹性。 为更好的配合生产,在提高材料的加工性能的同时提高材料的使用性能,我们通过拉伸试验研究了不同的固溶工艺对NiTiCr形状记忆合金超弹性的影响程度。试验曲线显著的表明,经过固溶处理的试样在较低的温度(小于720℃)下,随着试样保温时间的增长,其弹性慢慢增加;但固溶处理温度过高时,随温度和保温时间的增加试样的弹性不再继续增加。试样在经过700℃保温60min后,再经过时效热处理(430℃保温20min)可以呈现完全的非线性超弹性。低于和高于该温度的热处理工艺得到的试样都不能呈现完全的非线性超弹性。试样在经过700℃固溶保温40min时,产生了两步逆马氏体相变(R相变和马氏体相变),提高了试样超弹性的稳定性。 同时利用WDW—10微机控制电子式万能拉伸试验机和D/max2500PC全自动X射线衍射仪对时效处理之后NiTiCr形状记忆合金超弹性进行了研究。研究发现试样的弹性受时效处理影响显著,在不同的温度下呈现出不同的超弹性曲线。试验表明不同的时效处理温度和保温时间对合金超弹性有很大的影响,随着加热温度和保温时间的增加,弹性先增强后减弱;NiTiCr形状记忆合金试样在430℃保温15min~20min和450℃保温15min时可以呈现出良好的完全非线性超弹性。通过对时效处理后试样的扫描电镜照片的观察,发现试样在时效处理后存在热弹性马氏体。当时效温度过度增加时,马氏体数量减少,交织的程度降低;母相的强化效应减弱,超弹性效应遭到破坏。XRD试验证明,经过时效处理的试样会析出强化相Ti_3Ni_4。该相峰在430℃保温15min时达到极值,之后随着温度的增加和保温时间的增长都会降低,在拉伸试验中证明在该热处理工艺下试样的超弹性最好。


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