热处理工艺对niti合金超弹性的影响研究【字数：12197】
本文通过固溶处理，时效处理，力学性能测试和金相组织分析，研究了热处理工艺对NiTi合金超弹性的影响。第一轮通过不同温度下的固溶处理实验得到600℃下固溶处理1h试样的超弹性最好，由于饱和固溶体的含量达到顶点，析出相也最多，能够诱发马氏体产生相变，这时超弹性能得到了最好的加强。第二轮实验所有试样在600℃固溶处理1h后，再分别进行不同温度时效处理得出300℃下时效处理1h试样的超弹性最好，此时析出的金属化合物分布最均匀，也最多，导致试样的超弹性也是最好的，第三轮实验在300℃时效温度，不同的时效时间下处理得出300℃下时效处理8h试样的超弹性最好，这是因为合金中的强化相分布最均匀，且没有形成位错，诱发热弹性马氏体发生相变的能量最大，马氏体产生相变效率最高，所以超弹性能最好。研究表明合金在600℃固溶处理1h,300℃时效处理8h时，超弹性最好。
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 3
1.2 NiTi形状记忆合金的马氏体相变和超弹性 4
1.2.1 NiTi形状记忆合金的相变特性 4
1.2.2 NiTi形状记忆合金的超弹性 5
1.3 NiTi形状记忆合金的应用 5
1.4本文开展的工作 6
1.4.1研究意义 6
1.4.2研究内容 6
1.4.3 技术路线 6
2.实验材料、设备及实验方法 8
2.1 实验材料 8
2.2试样制备 8
2.3实验设备 8
2.4实验方法 9
3.固溶处理对NiTi合金性能的影响 12
3.1固溶处理对合金超弹性的影响 12
3.2固溶处理对合金屈服强度的影响 14
3.3固溶处理对微观形貌的影响 14
3.4 小结 16
4.时效处理对NiTi合金性能的影响 17
4.1 时效对合金超弹性的影响 17
4.1.1时效温度的影响 17< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.1.2时效时间的影响 19
4.2 时效对合金屈服强度的影响 21
4.2.1时效温度的影响 21
4.2.2时效时间的影响 22
4.3 时效对微观形貌的影响 23
4.4小结 24
5.结论 26
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
关于记忆合金的发展历程，最早可以从1932年瑞典人奥兰德于发现了“记忆”效应开始说起。在当时有人发现有一种合金，给它施加一种外力让它产生变形，保持这种状态，在加热到一定温度的时候，这种合金的形状又能恢复成最原始的形状，而这种具有奇怪能力的金属被人们叫做“记忆合金”。 1963年，美国的比勒确定了“形状记忆合金”的存在。1969年，首次在工业上成功的运用了NiTi合金的“形状记忆效应”，随着技术的不断发展创新，形状记忆合金逐渐应用到各个方面。
形状记忆合金到目前为止发现有记忆效应的有五十多种，但真正获得实际应用的主要有三大类别，TiNi基，Cu基和Fe基合金。
我国的记忆合金产业链，经过三十多年的市场发展，已经由一开始的小作坊式的生产进入了产业化阶段。北京有色金属研究总院，哈尔滨工业大学，上海交通大学等等这些具有代表性的研究记忆合金的单位，正是有了他们才足以推动这一产业的发展。我国近年来对记忆合金市场需求量逐年递增，从而导致产业规模也正在不断增大。目前我国从事有关方面的企业有很多家，如江阴法尔胜佩尔，西安赛特，有研亿金等等。随着研究的进行，产品越来越多元化，同时专业分工也在逐渐的形成。现在应用最多的还是在医学方面，医疗产品的大力生产，极大的推动了整个记忆合金领域的发展。
国外对记忆合金的研究较我国更早，也更加的成熟，虽然我国研究起步晚，但是起点较高，随着政府近年来对这一领域的重视和投入，我国和美国，日本三国已经处于研究的前沿水平，但是美国主要是以航空航天的应用为主，日本则是在日用产品上的应用为主。国外的这一产业结构比较合理，分工也很明确。美国的Wah Chang公司单个铸锭重量已经能够达到3300kg左右，而我国厂家一般都在50kg以下[2]。由此可见，我国和国外的一些技术还有一定的差距，还需要不断提高自身，更何况以后的研究方向会偏向于低成本，高质量，多用途。
1.1.2形状记忆合金的特性和分类
特性：(1)形状记忆效应：英文表示SME，也就是合金在某个温度下受到了一定的外力而产生了变形，当这个外力消失了，仍然保持变形后的样子，然而当温度上升到某一个值时，合金会恢复到原始形状。
（2）超弹性：英文表示SE，又叫伪弹性，就是在高温相奥氏体状态下收到外力发生了比较大的变形，当去除外力后，变形完全恢复。
（3）生物相容性：NiTi合金具有十分良好的生物相容性，由于该种合金密度比不锈钢小，而且与人体的骨组织相近，因此在医学领域可以作为异物器械植入人体，且不受外界磁场影响。
（4）阻尼性能：NiTi合金具有十分良好的阻尼性能。
（5）耐磨性能：近年来国内外对NiTi合金磨损行为做了大量研究，发现这种材料相对于传统耐磨材料性能更加良好，这与它相变超弹性和马氏体自适应行为有着一定的关系。
（6）电阻效应：当合金在单一马氏体或者母相状态下，其电阻率的变化随温度变化呈现线性特点。
分类：
最主要的有三类形状记忆合金。即：
NiTi基形状记忆合金，发展最早，特点主要是是记忆效应优良，性能稳定，生物相容性好，可是制作过程较为复杂，价格昂贵
Cu基形状记忆合金，又主要分为两种CuZnAl基和CuAlNi基，他的特点主要是形状记忆效应比较好，而且价格便宜，容易加工制造出来，但相对于之前的NiTi基，强度比较低，且稳定性，耐疲劳性较差，不具备生物相容性。
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 3
1.2 NiTi形状记忆合金的马氏体相变和超弹性 4
1.2.1 NiTi形状记忆合金的相变特性 4
1.2.2 NiTi形状记忆合金的超弹性 5
1.3 NiTi形状记忆合金的应用 5
1.4本文开展的工作 6
1.4.1研究意义 6
1.4.2研究内容 6
1.4.3 技术路线 6
2.实验材料、设备及实验方法 8
2.1 实验材料 8
2.2试样制备 8
2.3实验设备 8
2.4实验方法 9
3.固溶处理对NiTi合金性能的影响 12
3.1固溶处理对合金超弹性的影响 12
3.2固溶处理对合金屈服强度的影响 14
3.3固溶处理对微观形貌的影响 14
3.4 小结 16
4.时效处理对NiTi合金性能的影响 17
4.1 时效对合金超弹性的影响 17
4.1.1时效温度的影响 17< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
br /> 4.1.2时效时间的影响 19
4.2 时效对合金屈服强度的影响 21
4.2.1时效温度的影响 21
4.2.2时效时间的影响 22
4.3 时效对微观形貌的影响 23
4.4小结 24
5.结论 26
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
关于记忆合金的发展历程，最早可以从1932年瑞典人奥兰德于发现了“记忆”效应开始说起。在当时有人发现有一种合金，给它施加一种外力让它产生变形，保持这种状态，在加热到一定温度的时候，这种合金的形状又能恢复成最原始的形状，而这种具有奇怪能力的金属被人们叫做“记忆合金”。 1963年，美国的比勒确定了“形状记忆合金”的存在。1969年，首次在工业上成功的运用了NiTi合金的“形状记忆效应”，随着技术的不断发展创新，形状记忆合金逐渐应用到各个方面。
形状记忆合金到目前为止发现有记忆效应的有五十多种，但真正获得实际应用的主要有三大类别，TiNi基，Cu基和Fe基合金。
我国的记忆合金产业链，经过三十多年的市场发展，已经由一开始的小作坊式的生产进入了产业化阶段。北京有色金属研究总院，哈尔滨工业大学，上海交通大学等等这些具有代表性的研究记忆合金的单位，正是有了他们才足以推动这一产业的发展。我国近年来对记忆合金市场需求量逐年递增，从而导致产业规模也正在不断增大。目前我国从事有关方面的企业有很多家，如江阴法尔胜佩尔，西安赛特，有研亿金等等。随着研究的进行，产品越来越多元化，同时专业分工也在逐渐的形成。现在应用最多的还是在医学方面，医疗产品的大力生产，极大的推动了整个记忆合金领域的发展。
国外对记忆合金的研究较我国更早，也更加的成熟，虽然我国研究起步晚，但是起点较高，随着政府近年来对这一领域的重视和投入，我国和美国，日本三国已经处于研究的前沿水平，但是美国主要是以航空航天的应用为主，日本则是在日用产品上的应用为主。国外的这一产业结构比较合理，分工也很明确。美国的Wah Chang公司单个铸锭重量已经能够达到3300kg左右，而我国厂家一般都在50kg以下[2]。由此可见，我国和国外的一些技术还有一定的差距，还需要不断提高自身，更何况以后的研究方向会偏向于低成本，高质量，多用途。
1.1.2形状记忆合金的特性和分类
特性：(1)形状记忆效应：英文表示SME，也就是合金在某个温度下受到了一定的外力而产生了变形，当这个外力消失了，仍然保持变形后的样子，然而当温度上升到某一个值时，合金会恢复到原始形状。
（2）超弹性：英文表示SE，又叫伪弹性，就是在高温相奥氏体状态下收到外力发生了比较大的变形，当去除外力后，变形完全恢复。
（3）生物相容性：NiTi合金具有十分良好的生物相容性，由于该种合金密度比不锈钢小，而且与人体的骨组织相近，因此在医学领域可以作为异物器械植入人体，且不受外界磁场影响。
（4）阻尼性能：NiTi合金具有十分良好的阻尼性能。
（5）耐磨性能：近年来国内外对NiTi合金磨损行为做了大量研究，发现这种材料相对于传统耐磨材料性能更加良好，这与它相变超弹性和马氏体自适应行为有着一定的关系。
（6）电阻效应：当合金在单一马氏体或者母相状态下，其电阻率的变化随温度变化呈现线性特点。
分类：
最主要的有三类形状记忆合金。即：
NiTi基形状记忆合金，发展最早，特点主要是是记忆效应优良，性能稳定，生物相容性好，可是制作过程较为复杂，价格昂贵
Cu基形状记忆合金，又主要分为两种CuZnAl基和CuAlNi基，他的特点主要是形状记忆效应比较好，而且价格便宜，容易加工制造出来，但相对于之前的NiTi基，强度比较低，且稳定性，耐疲劳性较差，不具备生物相容性。
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