inbtazr形狀記憶合金塑性變形微觀結(jié)構(gòu)的研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 14:09 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 今為止發(fā)現(xiàn)的記憶合金體系有：新開(kāi)發(fā)的生物醫(yī)用鈦合金主要有Ti—Mo系、Ti—zr系,TiNb系等。如：Ti15Mo，Ti15Mo一3Nb，Ti一13Nb一13Zr， ，— ，Ti一12Mo6Zr一2Fe，Ti15Sn4Nb2Ta一0．2Pb一0．20Ti一16Nb一10Hf，Ti一29Nb13Ta一4．6Zr，Ti35Zr10Nb.167。 形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀 形狀記憶合金是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料，也是當(dāng)代新材料研究的熱點(diǎn)之一。形狀記憶合金最主要的特征是具有形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect，SME)。形狀記憶合金(Shape Memory Alloy)作為一種新型功能性材料為人們所認(rèn)識(shí)，并成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科分支。1963年。當(dāng)時(shí)美國(guó)的海軍武器實(shí)驗(yàn)室(NavaI 0rdinance Laboratory)，在一次偶然的情況下發(fā)現(xiàn)[2]，TiNi合金工件因?yàn)闇囟炔煌?，敲擊時(shí)發(fā)出的聲音明顯不同，這說(shuō)明該合金的聲阻尼性能與溫度相關(guān)。通過(guò)進(jìn)一步研究，將這種材料制成的細(xì)絲的一端彎曲，并靠近點(diǎn)煙火柴火焰，發(fā)現(xiàn)彎曲的細(xì)絲伸直了，近等原子（？）比TiNi合金具有良好的形狀記憶效應(yīng)(Shape Memory Effect)，并且報(bào)道了通過(guò)x射線衍射等實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果．以后TiNi合金作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。 某些合金中具有形狀記憶效應(yīng)這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，—Zn合金中發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈性轉(zhuǎn)變,即在加熱與冷卻過(guò)程中，馬氏體會(huì)隨之收縮與長(zhǎng)大。1918年前蘇聯(lián)學(xué)者Kerdjumov曾預(yù)測(cè)到有一部分具有馬氏體相變的合金會(huì)出現(xiàn)熱彈性馬氏體相變。1951年張祿經(jīng)和T．A．Read報(bào)道了原子比為1：l的CsCl型AuCd合金在熱循環(huán)中會(huì)反復(fù)出現(xiàn)可逆相變。數(shù)年后．T．A．Read又和M．W．Burkard在InTi合金中發(fā)現(xiàn)了同樣的可逆相變。一直到60年代初，這種觀察到的形狀記憶效應(yīng)只看作是個(gè)別材料的特殊現(xiàn)象。甚至在1958年布魯塞爾國(guó)際博覽會(huì)上展出過(guò)用AuCd（鎘）合金制作的重物升降機(jī)，都未引起足夠的注意。直到1963年發(fā)現(xiàn)TiNi合金具有形狀記憶效應(yīng)之后，對(duì)形狀記憶合金材料的研究才進(jìn)入了一個(gè)新的階段。 目前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大約二十多種金屬間化合物合金具有形狀記憶效應(yīng)。然而，由于價(jià)格、強(qiáng)度、可加工性及變形恢復(fù)能力等因素的差別，僅有兩種體系的形狀記憶合金已經(jīng)在工程中被廣泛的應(yīng)用。由于具有良好的形變恢復(fù)能力、價(jià)格低、加工容易等特性，銅基形狀記憶合金受到了科研人員的廣泛關(guān)注(如Cu一zn一Al等)。結(jié)果，具有細(xì)晶結(jié)構(gòu)的銅基合金在工程中得到了較廣泛的應(yīng)用。然而，自從上世紀(jì)六十年代早期美國(guó)海軍裝備實(shí)驗(yàn)室的Buehier及其同事發(fā)現(xiàn)Ni(nie鎳)Ti開(kāi)始，它就一直在工程應(yīng)用中占據(jù)著統(tǒng)治的地位。由于它具有優(yōu)良的可恢復(fù)應(yīng)變、恢復(fù)力、雙程記憶效應(yīng)、循環(huán)穩(wěn)定性、抗疲勞能力、抗腐蝕能力、耐磨性等，從而被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、化工、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。1. 對(duì)TiNbTaZr合金進(jìn)行軋制得到不同變形量的試樣2. 用透射電子顯微鏡觀察、分析變形量對(duì)合金的顯微組織的影響3. 用X射線衍射儀分析變形量對(duì)合金相結(jié)構(gòu)以及織構(gòu)的影響4..用硬度儀測(cè)試合金硬度，探討變形量對(duì)合金硬度的影響規(guī)律第二章 實(shí)驗(yàn)方法 167。 材料的制備試驗(yàn)用材料為直徑約20mm的TiNbTaZr棒狀材料，成分分別為T(mén)i、Nb、Ta、Zr，具體含量如表21所示。表21材料的成分元素TiNbTaZr原子百分比質(zhì)量百分比軋制用樣品，用砂紙將試樣表面磨光亮至無(wú)切割痕為止。然后進(jìn)行清洗，干燥。167。 軋制變形對(duì)切割好的試樣進(jìn)行壓軋變形，制成不同變形量的試樣。變形結(jié)果如表22。 表22制成不同變形量的試樣原始厚度（mm）3．163．163．163．163．0153．0153．015變形后厚度（mm）0．270．241．030．2250．2390．5101．830變形量91．46%92．40%67．42%92．88%92．07%83．08%39．3%167。 硬度檢測(cè)用維氏硬度儀對(duì)不同變形量的試樣進(jìn)行檢測(cè)。加載載荷為F=200N，加載時(shí)間10s。分別對(duì)原始態(tài)、 變形量為40%、變形量67%、變形量83%、變形量92%的試樣進(jìn)行檢測(cè)，看不同變形量對(duì)試樣硬度的影響。167。 相變點(diǎn)的測(cè)試采用示差掃描熱量法（Differential thermal analysis, DTA）測(cè)量四種試樣的相變點(diǎn)。示差掃描熱量法是在程序控溫條件下，測(cè)量在升溫或降溫過(guò)程中樣品和參比物之間達(dá)到相同溫度時(shí)所放出的熱量。所用示差掃描熱量計(jì)設(shè)備型號(hào)為STA 409PC示差掃描熱量計(jì)，進(jìn)行相變點(diǎn)測(cè)試。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程在氬氣保護(hù)氛圍中進(jìn)行，溫度設(shè)定范圍為20℃~600℃。試驗(yàn)以10℃/min速度升溫，在600℃保溫5min，然后仍以10℃/min降溫。167。 組織結(jié)構(gòu)分析167。 金相樣品制備將切割好的不同變形量的試樣分別用600、800、1000、1200＃的水砂紙研磨至平整，然后用拋光機(jī)拋至鏡面為止（拋光液用氧化鐵和氧化鉻按照1：1比重配置）。拋光好的樣品用10ML氫氟酸、5ML硝酸和85ML水配制的試劑腐蝕。將制備好的金相試樣放在干凈的燒杯中，倒入酒精用KQ5200超聲波震蕩清洗10分鐘（3次），自然干燥待用。167。 透射電鏡（TEM）樣品制備將原始態(tài)、變形量40%、92%㎜的薄片，然后用水砂紙磨薄到30181。m～50181。m,將試樣沖出Φ3mm小片，用Gatan691型號(hào)離子減薄儀減薄，制成金屬薄膜樣品。在H800型透射電鏡下觀察顯微組織，用選區(qū)電子衍射確定晶體結(jié)構(gòu)。透射電鏡工作電壓為1650kV（？）。167。 X射線衍射檢測(cè)將變形量為0%、40%、67%、92%的試樣用600、800、1000、1200＃的水砂紙將試樣表面磨平整，后將制備好的試樣放在干凈的燒杯中，倒入酒精用KQ5200超聲波震蕩清洗10分鐘（3次），干燥后。然后進(jìn)行X射線衍射。167。 織構(gòu)分析由于不同變形量的試樣進(jìn)行X射線衍射產(chǎn)生的峰值大小不同，由此看出有織構(gòu)產(chǎn)生，為進(jìn)一步研究，對(duì)變形量67%和92%試樣進(jìn)行織構(gòu)檢測(cè)。第三章 實(shí)驗(yàn)方法與分析167。 TiNbTaZr硬度的測(cè)定對(duì)原始態(tài)和變形量為40%、67%、83%、92%的試樣用顯微硬度的測(cè)定，加載載荷F=200N，保持時(shí)間10s。對(duì)每個(gè)試樣測(cè)5個(gè)左右的點(diǎn)對(duì)其硬度取平均值，結(jié)果如表31所示。表31不同變形量的硬度值變形量0%40%67%83%92%硬度194．33205．86213．55223．78235．12 由表31可以看出硬度隨變形量的增加而增加，變形量越大硬度值
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