高压扭转NiTiHf高温形状记忆合金的微观组织与马氏体相变

作     者：任艺 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：佟运祥

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：形状记忆合金 NiTiHf 高压扭转 马氏体相变 晶粒细化 

摘      要：NiTiHf基合金由于具有较好的形状记忆效应以及成本低等优点,是最具研究价值的高温形状记忆材料之一。但是,由于高体积效应,NiTiHf合金在马氏体相变过程中会产生较低的位错剪切力,限制了其在工程上的广泛应用。高压扭转技术是通过剧烈塑性变形细化晶粒从而提高屈服强度的有效方法之一。本文主要采用电子探针分析、X射线衍射分析、透射电子显微分析、差示扫描量热仪和显微硬度测试等方法研究固溶处理、HPT处理以及HPT处理后不同时效处理对NiTiHf合金的微观结构、马氏体相变行为和显微硬度的影响。室温下,固溶处理NiTiHf合金的显微组织主要是B19’马氏体,马氏体变体间呈(011)I型孪晶关系。冷却和加热过程中,合金仅发生B2?B19’的一步马氏体相变,随时效时间延长其相变温度先缓慢升高后保持平稳。经室温HPT处理的样品中非晶相和纳米晶共同存在。经300℃HPT处理后,合金中出现单变体马氏体板条结构。HPT处理后,在550℃下时效,晶粒尺寸先迅速生长后速度减慢。短期时效时合金的显微硬度变化符合Hall-Petch关系。在500℃下时效,HPT处理样品的显微硬度的变化趋势与550℃相同,但随时效时间延长其晶粒尺寸增长速度有所减慢,且晶粒尺寸减小。仅在时效10 h时样品显微硬度与晶粒尺寸之间的关系偏离Hall-Petch关系。在450℃下时效,由于反Hall-Petch关系时效6 min后样品硬度比时效15min低,且样品的平均晶粒尺寸最小。在550℃下时效,随时效时间延长,合金相变温度先缓慢升高而后呈现下降的趋势,且相变温度均高于室温。在500℃下时效,马氏体相变峰值温度M随时效时间延长缓慢升高。