热处理工艺对niti温控合金记忆行为的影响研究【字数：10532】
本文测试其回复率及回复应力来研究热处理工艺对NiTi温控合金记忆行为性能的影响。实验结果表明NiTi温控合金的回复率随固溶温度的增加而升高，超过550℃回复率降低，随着时效温度的升高回复率升高，超过250℃随着温度的升高降低。回复率随着时效时间的增大而增加但超过8H时回复率随时间的增长而下降。NiTi合金的回复应力随固溶时间的增加而增加当温度超过650℃回复应力下降。随时效温度的增加而增大，时效温度超过300℃后回复应力减小。回复应力随时效时间增大而增大，超过8H后回复应力减少。实验得出发现在550℃固溶1H，250℃时效8H的环境下NiTi温控合金的记忆行为即回复率性能最好，650℃固溶1H，300℃时效8H回复应力最好。通过光学显微镜观察经不同时效处理后的NiTi记忆合金丝材的显微组织变化，主要是在这种情况下奥氏体和马氏体分布较均匀，组织的各项性能较好。
目录
1绪论 1
1.1形状记忆合金 1
1.1.1形状记忆合金发展现状 1
1.1.2形状记忆合金的特性和分类 2
1.1.3 NiTi基形状记忆合金 2
1.2 NiTi形状记忆合金的马氏体相变和形状记忆效应 3
1.2.1 NiTi形状记忆合金的相变 3
1.2.2 NiTi记忆合金的形状记忆效应 3
1.3 NiTi形状记忆合金的应用 3
1.4本文开展的工作 4
1.4.1研究意义 4
1.4.2研究内容 5
1.4.3 研究路线 5
2实验材料与实验方法 5
2.1NiTi合金的熔炼和试样制备 5
2.2实验设备 6
2.3金相试样的制备与腐蚀 7
2.4实验方法 8
2.4.1试样的剪切以及前期处理 8
2.4.2形状回复率测量方法 8
2.4.3回复应力的表征 9
3 固溶处理对NiTi温控合金记忆效应的影响 11
3.1固溶处理对合金形状回复率的影响 11
3.2固溶处理对合金形状回复应力的影响 12
3.3固溶处理对微观形貌的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
14
3.4本章小结 16
4 时效处理对NiTi温控合金记忆效应的影响 17
4.1时效温度的影响 17
4.1.1时效温度对合金形状回复率的影响 18
4.1.2时效温度对回复应力的影响 18
4.2时效时间的影响 20
4.2.1时效时间对合金形状回复率的影响 20
4.2.2时效时间对合金回复应力的影响 21
4.3时效处理对微观形貌的影响 23
4.4本章小结 25
5 结论 29
参考文献 27
致 谢 28
1 绪论
1.1形状记忆合金
1.1.1形状记忆合金发展现状
形状记忆合金简称SMA，1932年奥兰德在瑞典发现。形状记忆合金顾名思义即拥有“记忆”能力的合金。简单说就是可以在改变条件后变形，但当恢复到之前的状态又会回复到原来的形状。是一种在较低的温度下发生的变形然后通过加热升温后能较大程度或完全消除其变形。形状记忆现象的发现是比勒在高于普通温度的条件下把NiTi合金做成的弹簧放入冷水中做成各种形状，然后把做成的各式弹簧再放在50℃左右的热水中，竟发现竟然回复到原始的形态[1]。在后续的实验中，许多合金拥有形状记忆性能。NiTi合金的形状记忆性能首先应用到工业的时候是1969年。当时人们为了将管子的两个接口更好的接合，应用了NiTi合金在低温转变时会恢复原来形状的性能将两个管道接口扣紧。该性能也被美国应用到过战斗机的油压系统中。形状记忆合金在1969年7月20日，被美国应用于航天事业，宇航员利用合金的形状记忆性能，在马氏体的相变温度以上把合金材料设置成预先的样子，再把温度降低把器材压缩在一起节省空间。到月球上后温度升高，形状记忆合金就会回复到原本设定的样子。后来随着科学技术的发展，专家学者们开始不满足于现状的NiTi合金，他们逐渐开始往NiTi合金中添加一些其他金属元素，期待不一样的性能。镍钛铬，镍钛铁、镍钛铜等新型记忆合金。形状记忆合金的应用范围之广涵盖电子、医药、能源和机械等方面[2]。在短短的时间内记忆合金的衍生产品就发展了几十种应用在平时生活中的点点滴滴。
1.1.2形状记忆合金的特性和分类
（1）形状记忆性：形状记忆性是形状记忆合金的最重要的特性。记忆合金在马氏体相变的温度发生变形后，再把合金处在相变变形的温度之上后就会出现另外一个马氏体逆相变，然后合金回到相变之前的状态。或在随后的冷却过程中通过内部弹性能的释放又返回到马氏体形状的现象。
（2）超弹性：超弹性是形状记忆合金所具有的特性。指的是当合金受到外力的作用时会发生弹性形变，但当外力撤出时合金又能恢复到原始的长度和形状。这是由于在外力的作用下马氏体产生相变，撤出外力时马氏体逆相变产生。
（3）阻尼特性：由于NiTi合金发生马氏体转变的合金在形变后，被加热到马氏体转变逆相变的终了温度以上会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力 ，低温马氏体又变回为高温母相，回复到形变前的原始形状。
按照合金的元素来分大致可以把形状记忆合金如今分为：NiTi基形状记忆合金、铁系形状记忆合金、C系形状记忆合金。
（1 NiTi基形状记忆合金：这类记忆合金可以算为NiTi记忆合金的一种。就是以NiTi合金为基体，在原有的元素基础上添加一些新的微量元素，如Cr，W等。加入这些元素后形成新的记忆合金不但还具备着之前NiTi合金所优的性能，而且还可以在原有的性能上更充分的优化这些性能。
（2 Cu系形状记忆合金：铜 铝铍系形状记忆合金是这类形状记忆合金的母体，这类记忆合金就是在母体的基础上添加一些微量元素，利用一些完善的制作工艺将微量元素与基体完美融合，生产出性能更高的记忆合金。
（3 铁系形状记忆合金：铁系形状记忆合金中在众多的形状记忆合金中算的上是比较亲民的一种，不仅价格便宜而且各项力学性能，耐腐蚀性都较为优良。并且铁系形状记忆合金的应用价值和作用不可估量。
目录
1绪论 1
1.1形状记忆合金 1
1.1.1形状记忆合金发展现状 1
1.1.2形状记忆合金的特性和分类 2
1.1.3 NiTi基形状记忆合金 2
1.2 NiTi形状记忆合金的马氏体相变和形状记忆效应 3
1.2.1 NiTi形状记忆合金的相变 3
1.2.2 NiTi记忆合金的形状记忆效应 3
1.3 NiTi形状记忆合金的应用 3
1.4本文开展的工作 4
1.4.1研究意义 4
1.4.2研究内容 5
1.4.3 研究路线 5
2实验材料与实验方法 5
2.1NiTi合金的熔炼和试样制备 5
2.2实验设备 6
2.3金相试样的制备与腐蚀 7
2.4实验方法 8
2.4.1试样的剪切以及前期处理 8
2.4.2形状回复率测量方法 8
2.4.3回复应力的表征 9
3 固溶处理对NiTi温控合金记忆效应的影响 11
3.1固溶处理对合金形状回复率的影响 11
3.2固溶处理对合金形状回复应力的影响 12
3.3固溶处理对微观形貌的影响 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
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3.4本章小结 16
4 时效处理对NiTi温控合金记忆效应的影响 17
4.1时效温度的影响 17
4.1.1时效温度对合金形状回复率的影响 18
4.1.2时效温度对回复应力的影响 18
4.2时效时间的影响 20
4.2.1时效时间对合金形状回复率的影响 20
4.2.2时效时间对合金回复应力的影响 21
4.3时效处理对微观形貌的影响 23
4.4本章小结 25
5 结论 29
参考文献 27
致 谢 28
1 绪论
1.1形状记忆合金
1.1.1形状记忆合金发展现状
形状记忆合金简称SMA，1932年奥兰德在瑞典发现。形状记忆合金顾名思义即拥有“记忆”能力的合金。简单说就是可以在改变条件后变形，但当恢复到之前的状态又会回复到原来的形状。是一种在较低的温度下发生的变形然后通过加热升温后能较大程度或完全消除其变形。形状记忆现象的发现是比勒在高于普通温度的条件下把NiTi合金做成的弹簧放入冷水中做成各种形状，然后把做成的各式弹簧再放在50℃左右的热水中，竟发现竟然回复到原始的形态[1]。在后续的实验中，许多合金拥有形状记忆性能。NiTi合金的形状记忆性能首先应用到工业的时候是1969年。当时人们为了将管子的两个接口更好的接合，应用了NiTi合金在低温转变时会恢复原来形状的性能将两个管道接口扣紧。该性能也被美国应用到过战斗机的油压系统中。形状记忆合金在1969年7月20日，被美国应用于航天事业，宇航员利用合金的形状记忆性能，在马氏体的相变温度以上把合金材料设置成预先的样子，再把温度降低把器材压缩在一起节省空间。到月球上后温度升高，形状记忆合金就会回复到原本设定的样子。后来随着科学技术的发展，专家学者们开始不满足于现状的NiTi合金，他们逐渐开始往NiTi合金中添加一些其他金属元素，期待不一样的性能。镍钛铬，镍钛铁、镍钛铜等新型记忆合金。形状记忆合金的应用范围之广涵盖电子、医药、能源和机械等方面[2]。在短短的时间内记忆合金的衍生产品就发展了几十种应用在平时生活中的点点滴滴。
1.1.2形状记忆合金的特性和分类
（1）形状记忆性：形状记忆性是形状记忆合金的最重要的特性。记忆合金在马氏体相变的温度发生变形后，再把合金处在相变变形的温度之上后就会出现另外一个马氏体逆相变，然后合金回到相变之前的状态。或在随后的冷却过程中通过内部弹性能的释放又返回到马氏体形状的现象。
（2）超弹性：超弹性是形状记忆合金所具有的特性。指的是当合金受到外力的作用时会发生弹性形变，但当外力撤出时合金又能恢复到原始的长度和形状。这是由于在外力的作用下马氏体产生相变，撤出外力时马氏体逆相变产生。
（3）阻尼特性：由于NiTi合金发生马氏体转变的合金在形变后，被加热到马氏体转变逆相变的终了温度以上会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力 ，低温马氏体又变回为高温母相，回复到形变前的原始形状。
按照合金的元素来分大致可以把形状记忆合金如今分为：NiTi基形状记忆合金、铁系形状记忆合金、C系形状记忆合金。
（1 NiTi基形状记忆合金：这类记忆合金可以算为NiTi记忆合金的一种。就是以NiTi合金为基体，在原有的元素基础上添加一些新的微量元素，如Cr，W等。加入这些元素后形成新的记忆合金不但还具备着之前NiTi合金所优的性能，而且还可以在原有的性能上更充分的优化这些性能。
（2 Cu系形状记忆合金：铜 铝铍系形状记忆合金是这类形状记忆合金的母体，这类记忆合金就是在母体的基础上添加一些微量元素，利用一些完善的制作工艺将微量元素与基体完美融合，生产出性能更高的记忆合金。
（3 铁系形状记忆合金：铁系形状记忆合金中在众多的形状记忆合金中算的上是比较亲民的一种，不仅价格便宜而且各项力学性能，耐腐蚀性都较为优良。并且铁系形状记忆合金的应用价值和作用不可估量。
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