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Ti17合金应力诱导马氏体相变及孪生机制

Ti17合金应力诱导马氏体相变及孪生机制

作者：张宁宁重庆大学

学位级别：硕士

钛及钛合金因其优异的耐蚀性、生物相容性、比强度和综合力学性能,被广泛地应用于航空航海、医疗器械等领域。近β型钛合金中应力诱导β→α"马氏体相变和α"孪晶行为会影响合金的微观组织和力学性能。然而目前对于β→α"马氏体相变和... 详细信息

钛及钛合金因其优异的耐蚀性、生物相容性、比强度和综合力学性能,被广泛地应用于航空航海、医疗器械等领域。近β型钛合金中应力诱导β→α"马氏体相变和α"孪晶行为会影响合金的微观组织和力学性能。然而目前对于β→α"马氏体相变和α"孪生机理的研究尚很少。本论文以淬火态(纯β相)的Ti17合金为研究对象,利用电子背散射衍射(EBSD)和X射线衍射(XRD)对β钛合金的变形组织进行了分析,在部分变形β晶粒中发现了片层状的α"马氏体,以及两种典型的马氏体片层交割行为。基于晶体学分析、Schmid因子(SF)、几何协调因子(m’)等计算,重点研究了应力诱导马氏体相变的启动及变体选择行为,并对马氏体片层交割所产生的{011}α"孪晶的晶体学及变体进行了分析和探讨。研究结果表明:在压缩变形的β晶粒中出现大量的片层状组织。EBSD和XRD分析表明,片层组织为α"马氏体,且α"相与母体β相之间遵循Burgers取向关系。当同一个β晶粒中出现多个不同变体的马氏体时,会发生马氏体片层交割,并且在部分交割部位产生了片层状的{011}α"孪晶。α"马氏体相变的发生及其变体选择与β晶粒的取向密切相关,利用Schmid因子及位移梯度张量分析,可以很好地解释α"马氏体相变的启动及变体选择行为。统计结果表明,在含有单个α"变体的β晶粒中,仅有57.78%的马氏体的SF rank(Schmid Factor Rank)排第一位,另外有22.22%的排第二位。在含有多个α"变体的β晶粒中,SF rank排第一位的比例高达77.78%。在压缩变形过程发现了两类不同的马氏体片层交割现象。理论上同一 β晶粒中存在四个不同的α"变体,当两个共轴α"变体(定义为[100]α"轴相互平行的两个变体)发生交割时,会在被撞的α"马氏体(α"ed)中出现{011}α"孪晶,而两个非共轴α"变体发生交割时,不会发生孪生。晶体学分析表明,在被撞的马氏体片层中出现的孪晶与来撞的马氏体(α"ing)也具有特定的位向关系,暗示α"孪晶的出现是为了协调马氏体片层交割所产生的局部应力或应变集中。

关键词： Ti17钛合金应力诱导马氏体相变变体选择 Schmid定律马氏体片层交割

双态与单相Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr合金的力学性能及变形行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第5期33卷 1425-1436页

作者：刘超强谢宗瑜张晓泳严红革周科朝宋旼中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

为了阐明具有双态和单相组织Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr(质量分数,%)合金的力学性能及变形行为,系统研究具有这两种组织合金的力学性能和变形模式。研究结果表明:双态组织合金的拉伸屈服强度为886 MPa,极限抗拉强度为1075 MPa,伸长率为21.5%;单... 详细信息

为了阐明具有双态和单相组织Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr(质量分数,%)合金的力学性能及变形行为,系统研究具有这两种组织合金的力学性能和变形模式。研究结果表明:双态组织合金的拉伸屈服强度为886 MPa,极限抗拉强度为1075 MPa,伸长率为21.5%;单相(β)组织合金的强度稍低于双态合金的,但其伸长率与双态合金的类似。双态合金在拉伸过程中具有韧性断裂的特征,其主要变形模式为位错滑移,位错滑移可发生于β基体和球/片状α相,β基体中的滑移系为{112}_(β)_(β),α相中的滑移系为{2233}_(α)_(α)和{1010}_(α)_(α)。相对地,单相合金具有解理断裂特征,变形模式包括位错滑移和应力诱导α"马氏体相变,其滑移系包括{110}_(β)_(β)和{112}_(β)_(β)。

关键词：近β钛合金力学性能变形行为位错滑移应力诱导马氏体相变

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Ti-Cr-Al-Nb合金的组织性能研究

Ti-Cr-Al-Nb合金的组织性能研究

作者：康凤禄燕山大学

学位级别：硕士

钛合金具有较高的比强度、优良的耐腐蚀性能及优良的生物相容性,广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车工业、石油化工、冶金以及生物医学等领域。合金化是提高钛合金性能的通用方法,这一方法是通过向钛及钛合金中加入一定数量和种类的合... 详细信息

钛合金具有较高的比强度、优良的耐腐蚀性能及优良的生物相容性,广泛应用于航空航天、船舶工业、汽车工业、石油化工、冶金以及生物医学等领域。合金化是提高钛合金性能的通用方法,这一方法是通过向钛及钛合金中加入一定数量和种类的合金元素来调控组织,从而提高合金的综合力学性能。合金元素的加入,可能产生固溶强化、第二相强化、时效强化、细晶强化、提高合金的加工硬化率等作用,此外,近年有研究发现,合金元素的加入可能在钛合金中产生应力诱导马氏体相变,大幅提高合金的塑性。本文以Cr作为主要合金元素,Al、Nb作为辅助合金元素制备了Ti-Cr-Al-Nb合金,依照钼当量原则,设计了成分为Ti-x Cr-3Al-2Nb(x=2,4,6,8,9,10,11,12 wt%)的合金。采用真空非自耗电弧炉熔炼制备铸态合金锭,通过热轧得到轧制态试样。利用OM、XRD、SEM、TEM等表征手段对合金组织、相变、断口及显微结构进行分析,采用万能试验机测试力学性能。首先,以Cr元素作为主要合金元素,研究了不同Cr含量对合金组织和力学性能的影响。Cr元素是β稳定元素,Cr含量直接影响钛合金的类型。实验结果表明,Cr含量低于7wt%时合金为α+β型钛合金,轧制态Ti-2Cr-3Al-2Nb合金具有最高的拉伸屈服强度,屈服强度为750MPa,抗拉强度为851MPa,延伸率为14%;Cr含量为4wt%和6wt%的合金轧制后在拉伸过程中出现二次屈服平台,一次屈服强度分别为484MPa和233MPa,抗拉强度分别为851MPa和839MPa,延伸率分别为21%和19%。Cr含量大于7wt%时合金为亚稳β型钛合金,对轧制态试样进行拉伸力学性能测试,发现Ti-8Cr-3Al-2Nb合金拉伸应力-应变曲线出现二次屈服平台,一次屈服强度为364MPa,二次屈服强度为537MPa,延伸率达到了42%;Cr含量为9～12wt%时拉伸过程中未出现二次屈服平台,屈服强度与Cr含量呈正相关,由622MPa(9wt%)提高到787MPa(12wt%),塑性呈现出先降低后升高的趋势。其次,基于合金力学性能的比较,选取Ti-8Cr-3Al-2Nb为对象,对不同拉伸量下合金组织进行了分析。加工硬化率曲线表明发现在ε=2.5%时曲线开始出现驼峰,ε=5%时驼峰达到峰值,ε≥8%后合金做均匀塑性变形。分别选取ε=5%,ε=10%的变形区域,以及轧制态和断口附近区域,通过XRD分析发现马氏体α″相含量在ε=0到ε=0.05区间内由14.72%快速上升到42.64%,ε=0.05到ε=0.10区间内马氏体α″相含量增速放缓,而从ε=0.10到完全断裂,马氏体α″相增加很少。第三,尝试通过添加适量的Si元素来提升钛合金的强度,选取Ti-8Cr-3Al-2Nb合金为对象,向合金中添加含量为0.25,0.5,1.0wt%的Si。结果表明加入Si后合金拉伸曲线二次屈服平台消失,合金屈服强度有明显的提高。合金屈服强度与Si含量呈正相关,塑性呈负相关。Si元素的加入会在合金基体中析出TiSi相,提高合金强度的同时会降低合金的塑性。

关键词： Ti-Cr-Al-Nb合金应力诱导马氏体相变合金化力学性能

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β-ZrTiAlV合金固态相变行为研究

β-ZrTiAlV合金固态相变行为研究

作者：李飞涛重庆大学

学位级别：硕士

金属锆具有优异的抗辐照损伤和抗原子氧侵蚀的性能。锆的膨胀系数小,从而具备在交变温度环境下服役的潜质。相比于目前航天飞行器活动构件中大量使用的合金钢和钛合金,锆在空天领域具有更大的应用潜力。由于钛锆无限互溶,在锆金属基体... 详细信息

金属锆具有优异的抗辐照损伤和抗原子氧侵蚀的性能。锆的膨胀系数小,从而具备在交变温度环境下服役的潜质。相比于目前航天飞行器活动构件中大量使用的合金钢和钛合金,锆在空天领域具有更大的应用潜力。由于钛锆无限互溶,在锆金属基体中添加钛元素既能固溶强化合金,又能降低合金的密度,从而满足作为结构材料轻质高强的要求。因此,锆钛基合金在航空航天方面具有非常广阔的应用前景。本文以一种新开发的β-51.1Zr40.2Ti4.5Al4.2V(wt.%)合金为研究对象,综合使用EBSD、ECC、XRD、OM和显微硬度等手段系统研究了β-ZrTiAlV合金炉冷过程中的组织特征、原始β晶粒尺寸对α变体选择的影响以及室温压缩组织演变规律。研究结果表明:β-ZrTiAlV合金在炉冷过程中发生β→α转变。α相优先在晶界附近形核,且α的形核受到相邻β晶粒取向的影响,当相邻β晶粒具有共同的{110}晶面时,{0001}面平行于该共有{110}面的α会优先生成;α的形核主要以界面不稳定形核为主,极少数区域存在激发形核机制,故α主要继承α的取向并向晶内生长,并最终在晶界附近形成平行板条区;由于晶格类型的改变,α会与母相产生形状应变,并通过自协作机制形成三变体团簇来协调该应变,且变体之间满足60°/取向关系;从750℃炉冷到500℃的过程中合金仅含有α和β两相,且随着保温温度的降低,α相的相对含量增加,合金的硬度也随之增大,拟合结果表明二者之间满足线性关系。β-ZrTiAlV合金从750℃炉冷到550℃的过程中可以获得理论上全部的12种α变体,且一个原β晶粒内部的各α变体之间完全满足Burgers理论所预测的五种轴/角取向关系;小尺寸原始β晶粒在与相邻原β晶粒具有共同{110}极点的晶界处只生成了{0001}晶面平行于该共有{110}极点的α,通过α的界面不稳定形核特征,α的取向被传递到晶内,从而使具有该取向的α变体在原β晶内广泛存在,造成晶内变体选择程度较大;大尺寸原始β晶粒在与相邻原β晶粒具有共同{110}极点的晶界处除生成{0001}面平行于该共有{110}极点的α,还生成了其他取向的α,虽然前者优先形核,但在随后长大阶段不同取向的α变体相互阻碍,使取向平行于共有{110}极点的α变体只在晶界附近产生局部聚集区,而在晶粒内部分布较均匀,造成晶内产生较弱的变体选择。β-ZrTiAlV合金在压缩过程中会发生β→α′转变,且随着压缩变形量的增加,某些原β晶粒完全转变为α′相;α′相内部观察到{101?2}孪晶,且孪晶的数量随着应变量的增加而增加;界面附近α′相中的取向差分布结果表明,晶界会阻碍压缩过程中α′相的生长,因此会在界面附近累积大量的应变,从而促使相邻β晶粒中发生应力诱导马氏体相变,产生新的α′相。

关键词： β-ZrTiAlV合金形核机制变体选择应力诱导马氏体相变电子背散射衍射

不同热处理机制下Ti-10V-2Fe-3Al亚稳钛合金的微观组织与磨损行为研究

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不同热处理机制下Ti-10V-2Fe-3Al亚稳钛合金的微观组织与磨损行为...

作者：程西西西南交通大学

学位级别：硕士

钛合金因其低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性和生物相容性等优异特性而被广泛应用于航空航天、海洋工程、生物医学等领域。然而,钛合金普遍被认为具有较差的抗摩擦磨损性能,随着钛合金的广泛应用其磨损问题日益突出,从而极大限制了其... 详细信息

钛合金因其低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性和生物相容性等优异特性而被广泛应用于航空航天、海洋工程、生物医学等领域。然而,钛合金普遍被认为具有较差的抗摩擦磨损性能,随着钛合金的广泛应用其磨损问题日益突出,从而极大限制了其在摩擦磨损领域的应用。因此,为了满足工业对钛合金高耐磨性能的需求,开展高性能钛合金研究从而提高其耐磨性能至关重要。其中,亚稳态β钛合金其微观组织复杂且可调控性强,同时具有良好的强塑性组合以及应力诱导马氏体相变增强机制,因此其具有很大潜力可发展成为高耐磨性钛合金。但是,当前对于亚稳态β钛合金的磨损行为研究较少,其微观组织特征与耐磨性能间的相关性尚不清楚,因此非常值得系统探索和研究。本文以Ti-10V-2Fe-3Al亚稳钛合金为研究对象,采取不同热处理工艺对其开展微观组织精细调控获得不同特征的微观组织结构,并开展不同载荷工况下的滑动磨损实验。结合SEM、XRD、白光干涉3D形貌仪等表征手段,研究了不同微观组织的磨损性能与磨损机理,并揭示了摩擦亚表层的组织结构演变规律及其对耐磨性能的影响作用机理。其主要结论如下:(1)基于β相区固溶处理可获得单相β微观组织,且随β相区固溶温度升高其β相晶粒尺寸逐渐增大,同时其抗拉强度和均匀延伸率逐渐降低。磨损结果表明所有摩擦工况下随固溶处理温度升高(β相晶粒尺寸增大)合金的磨损率逐渐降低,且其磨损机理亦由严重的磨粒磨损和粘着磨损逐渐转变为轻微的磨粒磨损。同时,摩擦亚表层微观表征分析表明,亚表层均发生了α"马氏体相变,且β晶粒大小对α"马氏体体积分数与形貌具有显著的影响。(2)基于α+β相区固溶处理可获得不同球状α相体积分数的(α+β)双相微观组织,且随固溶温度降低其球状α相体积分数逐渐增加,合金的强度、硬度逐渐升高,同时塑性逐渐降低。磨损结果表明随球状α相的增加其磨损率先减小后增大(47%α微观组织具有最佳的耐磨性能),且磨损机理由严重的磨粒磨损和粘着磨损转变为轻微的磨粒磨损,最后再转变为严重的磨粒磨损并伴随有剥落现象。亚表层微观分析揭示了抗磨损性能与亚表层机械混合层(MML)及塑性变形层密切相关,具有更致密的机械混合层以及较厚塑性变形层的组织具有较高的耐磨性能。(3)基于β+(α+β)相区固溶处理可获得针状α相的(α+β)微观组织,且针状α相体积分数随α+β相区固溶温度的降低而增加。类似于球状α相,其磨损率亦表现出随针状α相增加而先减小后增大的趋势(49%α微观组织具有最佳的耐磨性能)。磨斑表面与剖面微观表征分析表明,针状α相微观组织其磨损机理与亚表层微观组织结构演变与球状α相时相似。再者,在体积分数相当的条件下,针状α相微观组织表现出比球状α相更优异的抗磨损性能。(4)综合对比不同微观组织特征的Ti-1023钛合金和商用TC4钛合金的磨损性能,结果表明基于热处理工艺调控优化后的Ti-1023合金组织具有更优异的抗磨损性能,从而为高性能抗磨损钛合金的微观组织设计提供了很好的理论基础和实验指导。

关键词：亚稳态β钛合金热处理机制微观组织应力诱导马氏体相变磨损行为

镍钛记忆合金准静态加载下X射线原位衍射成像研究

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镍钛记忆合金准静态加载下X射线原位衍射成像研究

作者：刘超西南交通大学

学位级别：硕士

NiTi形状记忆合金作为一种性能优异的功能材料,不仅具有独特的超弹性、形状记忆效应也有比较高的强度和韧性,在工程、医学、航天等领域具有巨大的应用前景。NiTi合金优异的性能来源于其内部发生的马氏体相变,材料的力学性能是由材料的... 详细信息

NiTi形状记忆合金作为一种性能优异的功能材料,不仅具有独特的超弹性、形状记忆效应也有比较高的强度和韧性,在工程、医学、航天等领域具有巨大的应用前景。NiTi合金优异的性能来源于其内部发生的马氏体相变,材料的力学性能是由材料的微观结构所决定的,为了NiTi合金更好的开发应用,需要对材料微观结构、宏观力学行为、相变行为三者的关系有更系统深入的研究。本论文使用原位X射线衍射、成像技术,该技术可以在材料进行力学加载时快速实时的给出材料组成相的体积百分比、晶格参数变化、择优取向演化、细观应变场等信息,尤其在研究加载时材料相变行为具有无可替代的优势。本论文应用同步辐射原位衍射、成像技术实验技术对等近原子比NiTi合金板材在室温准静态拉伸加载情况下材料细观变形应变场、微观衍射谱进行测量分析。针对板材轧制方向及横向分开进行实验,实验发现细晶的NiTi合金板材力学加载行为的各向异性明显受材料织构影响。超快原位的X射线成像结果中并没有发现宏观的马氏体相变迁移条带(吕德斯带),数字图像相关方法(DIC)分析材料的应变场发现较小的应变集中条带可能与材料晶粒较小且晶粒内部孪晶过多有关。高能快速X射线白光衍射结果显示加载过程中相变导致重叠的衍射峰变宽左移且强度分散变弱,配合实验室单色光衍射结果的佐证相变的发生过程。对于NiTi合金板材不同的织构和晶粒尺寸大小对材料相变行为影响问题,首先使用了X射线极图测量和电子背散射技术分别表征材料初始织构与材料晶粒取向与分布信息。然后在自主开发的小型材料试验机上对同尺寸材料进行同应变率的室温准静态拉伸半原位X射线衍射实验,加载至断裂后应用扫描电子显微镜获取样品断口的二次数字图像。实验室X射线衍射结果发现材料相变衍射峰演化过程与材料初始ζ-丝织构相关,经过峰形拟合和简化的全谱拟合后,大致给出相变程度与宏观加载的联系。应力诱导马氏体的衍射峰对于晶粒小的样品表现出更小的择优取向现象。马氏体相变完成点在应力-应变平台之后,卸载后是否恢复形变与奥氏体相与应变量和材料内位错孪晶阻碍作用有关。光学成像结果显示了加卸载过程中样品的应变条带演化。本论文所采用的研究方法和相关讨论为发展实验室X射线下原位加载技术提供了素材与思路,相关实验和结论为进一步研究NiTi合金多晶的择优取向关系,宏观力学行为与相变行为的研究提供了参考和实验证据。

关键词： NiTi形状记忆合金同步辐射 X射线相衬成像应力诱导马氏体相变数字图像相关方法织构吕德斯带

Al-Ni合金势函数优化及其马氏体相变机理研究

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Al-Ni合金势函数优化及其马氏体相变机理研究

作者：张哲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

Al-Ni合金具有良好的形状记忆效应和高温性能，在航空航天等领域得到广泛应用。Al-Ni合金在一定条件下会发生马氏体相变，会改善其材料服役性能，深化其机理探索将提高其工业应用水平。当前对于Al-Ni合金马氏体相变机理研究多从实验方... 详细信息

Al-Ni合金具有良好的形状记忆效应和高温性能，在航空航天等领域得到广泛应用。Al-Ni合金在一定条件下会发生马氏体相变，会改善其材料服役性能，深化其机理探索将提高其工业应用水平。当前对于Al-Ni合金马氏体相变机理研究多从实验方面开展，但因为固体材料实验研究在技术上的困难，通过实验揭示的规律还不充分，需要探索从其他角度研究其相变机理。　　本论文采用分子动力学模拟研究Al-Ni合金马氏体相变机理。这种方法依赖性能良好的原子间相互作用势函数，以通过动力学计算手段预测合金的各种物理、力学行为。对于Al-Ni合金的势函数，本文采用第二近邻修正嵌入原子作用势（2NN-MEAM），选取影响材料性能的几个关键参数，利用基于遗传算法开发的势函数优化程序进行优化，得到了能更好模拟其马氏体相变的优化势函数，并基于该势函数从不同角度研究了Al-Ni合金马氏体相变机理。　　论文首先研究了不同条件下Al-Ni合金热弹性马氏体相变。在温度循环条件下得到了相变回滞曲线，并观察到随升降温的作用合金结构的变化和马氏体的产生。通过改变材料成分，研究了不同材料配比对回滞曲线的影响，发现合金成分会改变相变的温度和能量的损耗。研究发现升降温速率会改变马氏体相变成核，从而对相变产生影响;但反复升降温对马氏体相变没有影响。　　论文还研究了Al-Ni合金应力诱导马氏体相变。研究了产生应力诱导马氏体相变的温度条件，得到了相应的相变回滞曲线。通过改变材料成分配比，研究了不同成分下应力诱导马氏体回滞曲线，发现不同温度和成分对马氏体相变的影响规律。论文还发现疲劳荷载作用会对应力诱导马氏体相变产生影响。　　论文最后研究了马氏体机械性能，从宏观角度分析了合金力学性能与材料成分和温度的关系，研究发现材料成分和温度会影响马氏体的微观结构从而使合金的力学性能发生改变。

关键词： Al-Ni合金势函数优化应力诱导马氏体相变力学性能微观结构

镍钛基形状记忆合金相变行为的同步辐射和中子原位衍射实验研究

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镍钛基形状记忆合金相变行为的同步辐射和中子原位衍射实验研究

作者：王虹中国工程物理研究院

学位级别：硕士

Ni-Ti基形状记忆合金是一种独特的功能材料,对它施以很大变形(8%)后通过加热(形状记忆效应)或者卸载外力(超弹性)均能使其恢复到变形前的形状。这些独特的性能使其广泛应用于医学、航空以及商业领域。形状记忆效应和超弹性的本质为马氏... 详细信息

Ni-Ti基形状记忆合金是一种独特的功能材料,对它施以很大变形(8%)后通过加热(形状记忆效应)或者卸载外力(超弹性)均能使其恢复到变形前的形状。这些独特的性能使其广泛应用于医学、航空以及商业领域。形状记忆效应和超弹性的本质为马氏体相变,该相变行为依赖于材料的成分和热处理历史。因此,更好地开发和利用Ni-Ti基形状记忆合金需要对其相变行为有系统的认识。相比Ni-Ti二元合金,Ti-Ni-Nb三元形状记忆合金拥有更宽的相变温度迟滞。这对工程应用来说很重要,因为宽迟滞意味着利用Ti-Ni-Nb三元合金制成的工程部件不需要在低温下保存和运输。另一方面,Ti-Ni-Cu三元形状记忆合金则拥有较高的相变温度和较窄的相变温度迟滞,可以作为很好的驱动材料。这使Ti-Ni-Cu薄膜在微机械领域(MEMS)备受关注。原位衍射实验技术用于研究相变行为具有独特的优势。当试样正在进行热力学测试时,它能实时地反映材料在相变过程中相体积分数、织构、相间应力等微结构演变的信息。鉴于高能X射线和中子的深穿透能力,基于同步辐射的高能X射线(S-XRD)和中子(ND)的原位衍射技术可用于研究块体材料的微结构演变过程。本论文正是结合以上原位衍射技术对N150.1Ti49.9块体、Ti50Ni40.8Cu9.1薄膜和Ni47Ti44Nb9块体三种典型记忆合金的应力诱导相变行为予以深入研究,揭示马氏体变体选择、应力诱导相变行为以及超弹性的微观物理机制,并为构建形状记忆合金材料的功能行为的物理模型提供直接实验证据。本论文结合两相Ni50.1Ti49.9合金宏观应力—应变曲线呈现的四种阶段性变形特征,利用原位中子衍射技术对其变形过程中的微观结构演化进行了分析。奥氏体初始体积份额约22%,在低应变硬化阶段,晶面(110)B2和(002)B19应变的相反转变表明出现了应力诱发马氏体相变,奥氏体体积份额迅速减小,产生了Ⅱ型孪晶;同时初始马氏体也开始发生再取向,随着应变量的增加,开始出现新的{20-1}型马氏体孪晶,这种孪晶引起的应变卸载不能回复。在高应变硬化阶段孪晶变形起主导作用,衍射峰半高宽变化较小;而在应变硬化饱和阶段则以滑移机制为主,大量位错的产生使衍射峰半高宽显著增加。本论文利用同步辐射技术对未退火以及不同退火温度处理后的Ti50.1Ni40.8Cu9.1薄膜进行了原位拉伸观察。对于未退火样品,拉伸的初始阶段主要为马氏体的弹性变形,随后发生解孪晶,引发马氏体变体再取向。解孪晶过程直接导致拉伸方向形成很强的丝织构而垂直拉伸方向形成很强的丝织构。对于650℃退火样品,首先发生奥氏体相的弹性变形,随后是应力诱导的马氏体相变。本论文利用高能X射线原位研究了Ni47Ti44Nb9块材在温度场和应力场耦合条件下的微结构演化过程。与温度无关、发生在Ni47Ti44Nb9块材中的应力诱导马氏体相变所生成的马氏体变体以品面(001)垂直于拉伸方向((hkl)⊥LD)的变体类型为主。然而,低温下的拉伸变形过程比室温更为复杂。实验发现室温下拉伸只出现了Ⅱ型孪晶,而低温下拉伸则出现了三种以上的孪晶类型。马氏体相(B19’)的孪晶类型在Ni47Ti44Nb9块材的变形过程中起着重要作用。

关键词：形状记忆 Ni-Ti Ni-Ti-Cu薄膜 Ni-Ti-Nb 应力诱导马氏体相变孪晶中子衍射同步辐射X射线衍射

温度和应变速率对SUS301L亚稳奥氏体不锈钢TRIP效应的影响

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不锈 2018年第2期 18-24页

作者：罗刚

通过研究温度和应变速率对SUS301L拉伸性能的影响，阐述了亚稳奥氏体不锈钢获得最大均匀伸长率时TRIP效应应力诱导马氏体相变行为。由于具有不同的奥氏体稳定性，SUS304的试验数据被用来与SUS301L对比。在123K至373K的温度范围内对SUS3... 详细信息

通过研究温度和应变速率对SUS301L拉伸性能的影响，阐述了亚稳奥氏体不锈钢获得最大均匀伸长率时TRIP效应应力诱导马氏体相变行为。由于具有不同的奥氏体稳定性，SUS304的试验数据被用来与SUS301L对比。在123K至373K的温度范围内对SUS301L进行静态拉伸，其抗拉强度随温度降低而升高，在323K时材料的均匀伸长率最大。在相同应变量下应力诱导马氏体的体积分数（Vα）随温度降低而升高。就转变动力学而言，由于绝热变形升温效应，应变速率超过10^-2^S^-1时，Vα随应变速率升高而减小。Vα考虑到马氏体转变的饱和值，对Matsumura等人提出的应力诱导马氏体相变行为公式进行了修正，以更加精确的描述相变动力学。对于具有不同奥氏体稳定性的SUS301L和SUS304来说，通过TRIP效应获得最大均匀伸长率时的应力诱导相变条件是一致的：当真应变为0．3时，马氏体转变量约为5％；均匀延伸变形时，在较高的真应变下最大转变速率约为2。

关键词： TRIP亚稳奥氏体钢应力诱导马氏体相变均匀伸长率应力应变曲线温度应变速率