Ni3Ta高溫形狀記憶合金的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)及形狀記憶性能的研究.pdf

1、Ni3Ta合金廣泛地用作高溫結(jié)構(gòu)材料中的強(qiáng)化相,如高溫合金、復(fù)合材料等。但是最近的研究發(fā)現(xiàn),該種合金具有高的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度和優(yōu)異的形狀記憶效應(yīng),顯示出作為新型高溫形狀記憶合金的良好潛力。目前的研究表明,Ni3Ta合金具有三種結(jié)構(gòu),即四方結(jié)構(gòu)、單斜結(jié)構(gòu)和正交結(jié)構(gòu),但是到目前為止,關(guān)于這三種結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)變行為仍沒(méi)有詳細(xì)的研究報(bào)道。此外,由于該種合金呈現(xiàn)較大的多晶脆性,這也制約了它的發(fā)展。因此本論文主要針對(duì)上述兩個(gè)方面的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究,

2、其具體的研究結(jié)果如下:
　　 Ni3Ta合金在經(jīng)1200℃保溫4小時(shí)后,主要由單斜Ni3Ta相、四方Ni3Ta相和少量的Ni2Ta相組成。其中,單斜Ni3Ta馬氏體呈現(xiàn)以(001)為孿晶面的典型孿晶結(jié)構(gòu)和細(xì)小板條狀形貌,其板條寬度約為0.1～0.31μm。Ni3Ta合金在受到應(yīng)力作用時(shí),存在Ni3Ta單斜結(jié)構(gòu)向四方結(jié)構(gòu)的相轉(zhuǎn)變,而四方相在1200℃保溫1小時(shí)又會(huì)轉(zhuǎn)變成正交結(jié)構(gòu)。Ni3Ta合金在加熱過(guò)程中存在由Ni3Ta單斜結(jié)構(gòu)向

3、四方結(jié)構(gòu)和單斜結(jié)構(gòu)向正交結(jié)構(gòu)的相轉(zhuǎn)變,此時(shí)轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度約為320℃,反之,在冷卻過(guò)程中存在由Ni3Ta四方結(jié)構(gòu)向單斜結(jié)構(gòu)的逆轉(zhuǎn)變,其轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度約為240℃,但是由于正交結(jié)構(gòu)的Ni3Ta相對(duì)比較穩(wěn)定,因此在冷卻過(guò)程中并不存在由正交結(jié)構(gòu)向單斜結(jié)構(gòu)的逆轉(zhuǎn)變。
　　 爐冷、空冷和淬火態(tài)的Ni3Ta合金都是由主要的單斜馬氏體相,少量的四方奧氏體相和Ni2Ta相組成。Ni2Ta相含量隨冷卻速率的減少而呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。隨冷卻速率的減小,

4、Ni3Ta合金的馬氏體逆相變溫度升高,而馬氏體相變溫度降低。力學(xué)性能研究結(jié)果表明,Ni3Ta合金在爐冷、空冷和淬火態(tài)的斷裂應(yīng)變分別是14.8％、13.3％和11.5％,其爐冷時(shí)塑性最好。而且,Ni3Ta合金在三種狀態(tài)時(shí)都具有100％的形變回復(fù)率。形狀記憶效應(yīng)隨著真實(shí)應(yīng)變的增加而逐漸增加,其在爐冷、空冷和淬火態(tài)時(shí)的最大的形狀記憶效應(yīng)分別是6.7％、6.7％和6.8％。
　　 對(duì)Ni73+xTa27-x合金的研究結(jié)果表明:當(dāng)x=0,