NiTiHf(Fe)记忆合金的相变行为与力学性能研究

作     者：杨樨 

作者单位：中国石油大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：姜大强;刘宇飞

授予年度：2022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 应变玻璃 NiTiHf NiTiFeHf 

摘      要：在NiTi系记忆合金中,存在一种应变短程有序纳米畴形成的应变玻璃结构,这些纳米畴是在母相向长程有序的马氏体相转变过程中受到抑制而形成的。最近,在NiTi Pt中发现了一种新的应变玻璃转变机制:大量的面缺陷晶界和大原子点缺陷共掺杂形成应变玻璃。本研究中拟用更大原子半径的Hf原子掺杂验证该原理的适用性。此外,NiTiHf合金体系中可以通过时效析出H相,这种析出相可以引入与NiTi相似的共格应变场。普遍认为,富Ni的NiTi合金中析出相的共格应变场是R相变的诱因,然而,在所有析出H相的NiTiHf合金中均不发生R相变。本研究中以本身存在R相变的NiTi Fe体系作为基础,设计了一系列NiTiFeHf合金,通过改变Hf、Fe含量与时效工艺,研究析出相对R相变的影响,结果表明在析出了H相的合金中,R相变却不能发生,可能由于Hf元素对R相变的抑制大于共格应变对R相变的诱发。对NiTiFeHf合金的力学性能测试表明,Hf元素含量大于5 at.%时,材料脆性增加,适当提高Hf元素含量可以提高材料性能。晶界、Ni元素、Fe元素、Hf元素共同强化的纳米晶NiTi FeHf合金表现出良好的力学性能:室温下可恢复应变达6.8%,沿拉伸方向母相（110）晶面的晶格应变最大可达6.0%;-100℃时可恢复应变达7.8%,且应力滞后最小为约70 MPa,同时在30次循环后可恢复应变仍有7.7%。