等徑彎角擠壓法制備的鈦鎳基合金的摩擦學(xué)性能研究.pdf

1、鈦鎳基合金具有優(yōu)良的形狀記憶效應(yīng)和偽彈性，在航天航空、機(jī)械、電子、化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，鈦鎳基合金的摩擦和磨損等問題越來越突出，極大地限制了其優(yōu)異性能的發(fā)揮。因此，鈦鎳基合金的摩擦學(xué)性能研究逐漸成為摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。晶粒細(xì)化是提高鈦鎳基合金力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能的有效手段。 基于微觀組織是影響合金材料綜合性能的關(guān)鍵因素，根據(jù)鈦鎳基合金的加工特性，本論文利用先進(jìn)的等徑彎角擠壓技術(shù)對鈦鎳

2、基合金進(jìn)行熱加工處理，以有效地細(xì)化鈦鎳基合金的微觀組織，進(jìn)而提高鈦鎳基合金的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，取得了原創(chuàng)性的研究成果。 第一，采用高溫ECAE工藝對鈦鎳基合金進(jìn)行熱加工處理，通過顯微組織觀察，研究了預(yù)熱溫度、擠壓道次和退火處理對鈦鎳基合金顯微組織的影響，確定了鈦鎳基合金的高溫ECAE加工工藝，并且探討了高溫ECAE工藝細(xì)化鈦鎳基合金組織的作用機(jī)理。結(jié)果表明：鈦鎳基合金經(jīng)過850℃第一道次擠壓和750℃第二道次擠壓后，形成了細(xì)

3、長的纖維狀組織；經(jīng)400～600℃退火處理后，其纖維狀組織得到回復(fù)，形成細(xì)小組織。 第二，從熱力學(xué)角度探討了高溫ECAE工藝對鈦鎳基合金馬氏體相轉(zhuǎn)變溫度和偽彈性應(yīng)變回復(fù)的影響，通過示差熱(DSC)分析和偽彈性分析，闡明了高溫ECAE工藝對鈦鎳基合金馬氏體相轉(zhuǎn)變行為和偽彈性的作用機(jī)理。結(jié)果表明，高溫ECAE工藝降低了馬氏體相轉(zhuǎn)變溫度和提高了鈦鎳基合金的偽彈性；且在500℃退火時(shí)，有大量細(xì)小的Ti<,3>Ni<,4>相析出，強(qiáng)化了基

4、體，提高了母相強(qiáng)度，從而提高了合金的摩擦學(xué)性能。 第三，系統(tǒng)地研究了鈦鎳基合金在干摩擦和油潤滑條件下的摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明，高溫ECAE工藝大大提高了鈦鎳基合金的摩擦學(xué)性能，并且在相同的試驗(yàn)條件下，經(jīng)過高溫ECAE工藝處理的鈦鎳基合金的摩擦學(xué)性能顯著優(yōu)于未經(jīng)過ECAE擠壓處理的鈦鎳基合金的摩擦學(xué)性能，且經(jīng)過ECAE擠壓、500℃退火時(shí)的鈦鎳合金具有最優(yōu)的摩擦學(xué)性能。 第四，研究了鈦鎳基合金在干摩擦和油潤滑條件下的磨損機(jī)理

5、。干摩擦?xí)r，未經(jīng)過ECAE擠壓處理鈦鎳基合金的磨損形式主要為磨粒磨損、氧化和表面疲勞磨損，經(jīng)過高溫ECAE工藝處理后，鈦鎳基合金的組織細(xì)化、偽彈性和硬度提高，其主要的磨損形式為較輕微磨粒磨損和氧化磨損。油潤滑時(shí)，在摩擦副表面形成了油膜，將合金與對摩件表面隔開，潤滑油帶走摩擦熱，減輕了對摩件對合金表面的犁削作用，阻止了合金表面氧化，其主要的磨損形式為磨粒磨損。 第五，探討了高溫ECAE工藝對鈦鎳基合金摩擦學(xué)性能影響的作用機(jī)理。高溫

6、ECAE工藝處理顯著細(xì)化了鈦鎳基合金的微觀組織，提高了鈦鎳基合金的偽彈性和顯微硬度，在磨損過程中減小了塑性區(qū)域面積，增強(qiáng)了合金彈性變形能力，從而降低了合金的磨損；當(dāng)退火溫度為500℃時(shí)，鈦鎳合金的偽彈性和顯微硬度達(dá)到了適當(dāng)?shù)钠胶?，從而獲得最優(yōu)的摩擦學(xué)性能。 本論文首次利用高溫ECAE工藝對鈦鎳基合金進(jìn)行加工處理，研究了高溫ECAE工藝對于鈦鎳基合金微觀組織和摩擦學(xué)性能的影響，并采用示差熱分析和拉伸實(shí)驗(yàn)等手段對鈦鎳基合金的馬氏體相