检索结果-南通市图书馆

作者：朱雪洁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

NiTi合金具有良好的记忆效应、超弹性及力学性能,是性能最优良、应用最广泛的形状记忆材料。弹热制冷是利用应力诱发马氏体相变,通过加卸载循环制冷的新型固体制冷技术,其中NiTi合金的弹热性能受到了广泛关注。本文采用冷拉拔和焦耳退... 详细信息

NiTi合金具有良好的记忆效应、超弹性及力学性能,是性能最优良、应用最广泛的形状记忆材料。弹热制冷是利用应力诱发马氏体相变,通过加卸载循环制冷的新型固体制冷技术,其中NiTi合金的弹热性能受到了广泛关注。本文采用冷拉拔和焦耳退火相结合的方法制备连续、直径均匀且表面质量好的NiTi合金纤维,研究热处理对纤维成分、物相、显微组织及马氏体相变的影响,获得晶粒尺寸为微米和纳米量级的纤维,通过研究其超弹性、双程形状记忆效应,分析R相变和B19’相变的对应的弹热性能特点。对冷拉拔后获得的直径170μm的纤维进行热处理,发现1000℃固溶60min后晶粒尺寸为5-15μm(微米晶),而冷拉拔后在450℃时效30-180min后晶粒尺寸为20-40nm(纳米晶)。固溶后的纤维在450℃时效15-2400min,通过差示扫描量热仪(DSC)分析表明时效后的微米晶纤维B19’相变温度随时效时间迅速升高(300min后),相变温差减小;纳米晶纤维中B19’相变受到抑制,只发生R相变;随后纳米晶纤维在300℃下低温时效60-300min,发现R相变温度随低温时效时间增加而升高,其中时效60min和120min的纤维中发生两步R相变。利用动态力学分析仪(DMA)研究NiTi合金纤维中对应于R相变和B19’相变的超弹性和双程形状记忆效应。R相变温度滞后小于5℃,应力滞后小于10MPa,3次超弹性循环即可获得稳定的超弹性;而B19’相变温度滞后大于60℃,应力滞后大于200MPa,所以R相变较B19’相变具有更高的循环稳定性;R和B19’相变均产生显著的弹热效应,300MPa应力下R相变等温熵变值约为20J/kg·℃、B19’相变则为60-80J/kg·℃。B19’相变RC值高达1921.1J/kg,且制冷工作温度区间较R相变要宽,但是B19’相变滞后大,其弹热效应可逆性较R相变要差。对纳米晶NiTi纤维马氏体相变和弹热性能研究发现,纳米晶纤维中不含Ni4Ti3析出相或者含量极低,内应力场小,R相变和B19’相变所需的驱动力小;纳米晶纤维中析出相含量低,减小了相变时的弹性应变能,因此R相变的对称性优于微米晶纤维;另外纳米晶纤维具有较高的屈服强度,其B19’相变超弹性温度区间大于70℃、等温熵变值可达到80J/kg·℃、制冷工作温度区间在30-60℃之间、制冷能力RC值接近2000J/kg,而微米晶纤维中B19’相变超弹性温度区间仅有10℃左右,最大等温熵变值在60 J/kg·℃左右,制冷能力RC值不到400J/kg。综合来看,纳米晶纤维的综合性能明显优于微米晶纤维。

关键词： NiTi合金超弹性双程形状记忆效应马氏体相变弹热性能

B掺杂对TiNiCu形状记忆合金马氏体相变及其弹热性能的影响

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B掺杂对TiNiCu形状记忆合金马氏体相变及其弹热性能的影响

作者：李祥钰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

Ti-Ni-Cu形状记忆合金具有形状记忆效应优异、响应速度快、超弹性能好、热循环稳定性高等优点,从而在众多领域得到了广泛的应用。高Cu含量Ti-Ni-Cu合金在固态制冷领域具有较大的应用潜力,但其弹热性能仍需进一步提高。论文提出采用间隙... 详细信息

Ti-Ni-Cu形状记忆合金具有形状记忆效应优异、响应速度快、超弹性能好、热循环稳定性高等优点,从而在众多领域得到了广泛的应用。高Cu含量Ti-Ni-Cu合金在固态制冷领域具有较大的应用潜力,但其弹热性能仍需进一步提高。论文提出采用间隙原子B调控Ti-Ni-Cu形状记忆合金薄带弹热效应的新思路,探究间隙原子B对Ti-Ni-Cu记忆合金薄带弹热效应影响的物理本质。本文利用XRD、TEM、DSC及DMA等方法系统的研究了不同B含量的(TiNiCu)B合金薄带的组织结构、马氏体相变、力学性能、形状记忆效应和弹热性能。研究表明,(TiNiCu)B合金在冷却和加热时发生B2(?)B19相变,B含量不改变合金的相变顺序,室温下合金的组织均为正交结构B19马氏体。在500℃退火2 h热处理工艺条件下,当B含量低于0.3at.%时,随着B含量的增加,马氏体相变温度变化不明显;当B含量为0.4%时,马氏体相变温度剧烈下降。(TiNiCu)B合金薄带具有良好的热循环稳定性,经100次热循环后,所有B掺杂合金薄带的马氏体相变温度均不发生明显变化。在恒应力作用下,随着B含量的增加,各组分(TiNiCu)B合金薄带的可恢复应变先增大后减小,并在B含量为0.3%时达到最大值5.68%,无明显残余应变。恒温80℃时,(TiNiCu)B合金薄带的超弹性应变变化不大,当B含量为0.3%时,合金薄带超弹性应变最大为4.36%。计算结果显示,随着掺杂B含量的增加,(TiNiCu)B形状记忆合金薄带的熵变ΔS先增加后降低,在掺杂B含量达到0.3at.%时,熵变ΔS达到最大,表明(TiNiCu)B合金薄带的弹热性能最佳。

关键词： TiNiCuB形状记忆合金薄带马氏体相变力学性能弹热性能

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稀土掺杂CuAlMn合金弹热及磁性能研究

稀土掺杂CuAlMn合金弹热及磁性能研究

作者：赵书磊太原科技大学

学位级别：硕士

近年来以形状记忆合金（SMA）的弹热效应为基础,逐渐发展而来的固态制冷技术由于具有节能、环保、高效等诸多优点被研究人员认为是最能代替传统制冷模式的新型制冷技术。在诸多形状记忆合金中,Cu基形状记忆合金因其价格低廉、容易加工... 详细信息

近年来以形状记忆合金（SMA）的弹热效应为基础,逐渐发展而来的固态制冷技术由于具有节能、环保、高效等诸多优点被研究人员认为是最能代替传统制冷模式的新型制冷技术。在诸多形状记忆合金中,Cu基形状记忆合金因其价格低廉、容易加工、超弹性、导电性良好作为一种功能材料被广泛研究。本文以Cu-Al-Mn形状记忆合金为研究对象,通过成分调整,掺杂稀土Gd,来探究合金的弹热性能及磁性能。（1）主要通过调整Al、Mn含量,研究了多晶Cu70Al19+0.5xMn11-0.5x（x=0,1,2,3）合金的微观结构、相变温度、弹热及磁性能。研究发现,随着Mn元素含量的减少,即Al含量的增加,马氏体相变温度逐渐升高。为了研究室温下的弹热效应,选取马氏体转变温度接近室温的Cu70Al20.5Mn9.5合金进行弹热性能测试,发现在500 MPa的加载应力下获得9.8 K的绝热温变。后续研究了Cu70Al19+0.5xMn11-0.5x（x=0,1,2,3）合金的室温磁性能,发现四种合金均呈现顺磁性,且磁化强度较低。通过对合金高温磁性的研究,发现在居里温度附近生成了铁磁相。随后对合金体系进行了时效热处理,发现合金由顺磁转变为铁磁性,饱和磁化强度有了很大的提升。（2）以第三章中马氏体相变温度最接近室温的Cu70Al20.5Mn9.5合金为研究对象,通过掺杂稀土Gd元素,研究了Cu70Al20.5Mn9.5-xGdx（x=0,0.3,0.6,0.9）多晶合金的微观结构、马氏体相变温度,弹热及磁性能等。研究发现经过掺杂稀土Gd后合金的晶粒由不规则球状变为长条状,晶粒尺寸有着减小的趋势。马氏体转变温度逐渐升高。绝热温变先增高后下降,最高为Cu70Al20.5Mn9.2Gd0.3,在300 MPa的应力卸载下达到了7.8 K。并且发现在循环测试中Cu70Al20.5Mn9.2Gd0.3的滞后环很小,没有残余应变,具有很好的循环稳定性。随后测试了Cu70Al20.5Mn9.5-xGdx（x=0,0.3,0.6,0.9）合金时效热处理前后的室温磁性,发现经过时效热处理后,合金由顺磁转变为铁磁。此外,Gd元素的加入,导致合金的磁化强度逐渐降低。最后通过测试合金在低温时效处理前后的维氏硬度,发现时效处理后合金的硬度有了明显的提升。

关键词： Cu-Al-Mn合金稀土掺杂成分调整弹热性能磁性能

Ni-Mn-Ti全3d金属元素Heusler合金弹热性能的研究

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Ni-Mn-Ti全3d金属元素Heusler合金弹热性能的研究

作者：王鲁达东北大学

学位级别：硕士

本课题选用高纯度Ni、Mn、Ti金属单质为原料,采用定向凝固技术制备了强织构的Ni50Mn50-xTix(x=17～20)全3d金属元素Heusler多晶合金。通过利用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机以及磁学测... 详细信息

本课题选用高纯度Ni、Mn、Ti金属单质为原料,采用定向凝固技术制备了强织构的Ni50Mn50-xTix(x=17～20)全3d金属元素Heusler多晶合金。通过利用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子万能试验机以及磁学测量系统等检测设备对材料的马氏体相变行为、晶体结构、微观组织、磁性能和弹热性能进行了深入的研究,并基于第一性原理计算对合金的力学性能和磁性能进行了机理分析。研究发现,所制备的Ni-Mn-Ti系列合金相变温度随电子浓度变化规律遵循传统Ni-Mn基哈斯勒合金的相变温度演变规律,相变温度随电子浓度升高而升高。此外,Ni-Mn-Ti系列合金相变温度对Ti含量十分敏感,Ti含量每增加1%(Ti=17的基础上),马氏体相变特征温度降低～6.8 K。Ni50Mn50-xTix(x=17～20)合金室温下奥氏体为B2相有序结构,并且合金的晶界和晶内均有细小弥散的第二相(Ni,Mn)3Ti析出。该合金B2相有序结构中Mn原子占位方式使得合金在马氏体相变过程中磁性变化极弱。因此,该系列合金独特的磁性能大幅度降低了合金在马氏体相变过程中的磁熵贡献,有利于合金拥有较高的相变熵和绝热温变,合金的相变熵高达～70 J·kg-1·K-1,相变焓高达～20 J·g-1。在性能方面,Ni50Mn50-xTix(x=17～20)合金表现出优异的力学性能、超弹性和弹热性能。相较于传统的Ni-Mn基哈斯勒合金中原子间的强共价键作用,Ni-Mn-Ti合金中3d金属原子间的d-d原子轨道杂化使得合金的键合方式类似于金属键成键方式,从而显著提高了合金的力学性能。本课题以Ni50Mn31.75Ti18.25合金为弹热性能检测样品,其理论最大弹热效应高达～±36.5 K,实际弹热效应高达～-20.4K。加载速率越快,应变量越大,合金的弹热效应越显著。当应变量为5%,加载速率和卸载速率为0.005 s-1时,Ni50Mn31.75Ti18.25合金的弹热效应为～±3.2 K,并且经过150个循环后弹热性能并没有明显降低。Ni50Mn31.75Ti18.25合金的熵变和绝热温变均接近于Ni-Ti合金,同时也远高于传统的Ni-Mn基哈斯勒合金。因此,Ni-Mn-Ti合金在弹热制冷领域具有非常大的应用潜力。

关键词： Ni-Mn-Ti 形状记忆合金马氏体相变弹热性能力学性能第一性原理计算

含析出相的Ti-Ni-Cu合金薄膜马氏体相变行为与功能特性研究

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含析出相的Ti-Ni-Cu合金薄膜马氏体相变行为与功能特性研究

作者：郑禹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

Ti-Ni-Cu形状记忆合金薄膜具有窄滞后、高响应率、优异的力学性能,在微机电系统中有广泛的应用前景。本文探究Ti-Ni-Cu合金薄膜析出相对马氏体相变行为的影响。非晶态的Ti-Ni-Cu合金薄膜在晶化处理后,可析出不同类型、尺寸和分布的第二... 详细信息

Ti-Ni-Cu形状记忆合金薄膜具有窄滞后、高响应率、优异的力学性能,在微机电系统中有广泛的应用前景。本文探究Ti-Ni-Cu合金薄膜析出相对马氏体相变行为的影响。非晶态的Ti-Ni-Cu合金薄膜在晶化处理后,可析出不同类型、尺寸和分布的第二相。这些第二相对合金薄膜的马氏体相变及功能特性等均具有显著影响。本文使用XRD、TEM、DSC和DMA等系统研究了Ti-Ni-Cu合金薄膜的相组成、显微组织、马氏体相变、力学性能和阻尼特性。研究发现,溅射态TiNiCu合金薄膜为非晶态,其结晶温度约为460℃,晶化激活能为342 KJ/mol。研究发现,退火工艺不对Ti-Ni-Cu合金薄膜的晶粒大小产生影响,晶粒大小约为3μm。随着退火条件不同,内部析出相的形成具有如下规律:退火时间一定时,退火温度升高,析出相由6 nm的GP区→直径为17 nm的圆盘状TiCu相和少量直径为6 nm的TiNi相→直径为42nm的圆盘状TiCu相和大量直径为13 nm的球状TiNi相;退火温度不变时,析出相变化为12 nm的GP区→直径为21 nm的圆盘状TiCu相和少量10 nm的球状TiNi相→直径为25 nm的球状TiNi相。TiNiCu合金薄膜在加热和冷却过程中发生一步相变。随退火温度升高,相变温度逐渐降低。研究发现,TiNiCu合金薄膜表现出了良好的力学性能,恒应力拉伸过程中应变达到7%时仍未出现不可恢复应变。同时表现出良好的超弹性,经退火条件为600℃-1 h处理后,在测试温度为65℃的环境下,形变量为8%时,残余应变不超过0.1%。研究发现,在-50℃50℃的阻尼测试中随着退火温度的升高,最大内耗值也随之增加,最高可以达到0.18。对材料的弹热性能分析中得到与阻尼性能相似的规律,随着退火温度的升高,其熵变及绝热温差也随之增加,最大理论计算绝热温差可达到14.95℃,最大熵变为65.95 JKgK1。

关键词： Ti-Ni-Cu形状记忆合金纳米析出相力学性能阻尼性能弹热性能