ni3ta高温形状记忆合金的组织结构力学及形状记忆性能的研究

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1、摘要Ni3Ta合金广泛地用作高温结构材料中的强化相，如高温合金、复合材料等。但是最近的研究发现，该种合金具有高的马氏体转变温度和优异的形状记忆效应，显示出作为新型高温形状记忆合金的良好潜力。目前的研究表明，Ni3Ta合金具有三种结构，即四方结构、单斜结构和正交结构，但是到目前为止，关于这三种结构之间的转变行为仍没有详细的研究报道。此外，由于该种合金呈现较大的多晶脆性，这也制约了它的发展。因此本论文主要针对上述两个方面的问题进行了详细的研究，其具体的研究结果如下：Ni3Ta合金在经1200。C保温4小时后，主要由单斜Ni3Ta相、四方

2、Ni3Ta相和少量的Ni2Ta相组成。其中，单斜Ni3Ta马氏体呈现以(001)为孪晶面的典型孪晶结构和细小板条状形貌，其板条宽度约为0．1~o．3岬。Ni3Ta合金在受到应力作用时，存在Ni3Ta单斜结构向四方结构的相转变，而四方相在1200℃保温1小时又会转变成正交结构。Ni3Ta合金在加热过程中存在由Ni3Ta单斜结构向四方结构和单斜结构向正交结构的相转变，此时转变开始温度约为320℃，反之，在冷却过程中存在由Ni3Ta四方结构向单斜结构的逆转变，其转变开始温度约为240℃，但是由于正交结构的Ni3Ta相对比较稳定，因此在冷却

3、过程中并不存在由正交结构向单斜结构的逆转变。炉冷、空冷和淬火态的Ni3Ta合金都是由主要的单斜马氏体相，少量的四方奥氏体相和Ni2Ta相组成。Ni2Ta相含量随冷却速率的减少而呈现逐渐增加的趋势。随冷却速率的减小，Ni3ra合金的马氏体逆相变温度升高，而马氏体相变温度降低。力学性能研究结果表明，Ni3Ta合金在炉冷、空冷和淬火态的断裂应变分别是14．8％、13．3％和11．5％，其炉冷时塑性最好。而且，Ni3Ta合金在三种状态时都具有100％的形变回复率。形状记忆效应随着真实应变的增加而逐渐增加，其在炉冷、空冷和淬火态时的最大的形状

4、记忆效应分别是6．7％、6．7％和6．8％。对Ni7淌7嘻合金的研究结果表明：当X：：0，1，3，4时，合金的断裂强度分别为1161MPa，698MPa，819MPa和1020MPa，而断裂应变分别为17％，15．6％，15．％和16．7％。这说明随着Ni含量的增加，合金的塑性和强度先减少，在Ni3Ta合金时达到最小值，其后随着继续增加Ni含量，合金的塑性和强度反而开始逐渐增加。关键词：高温形状记忆合金Ni3Ta合金微观组织结构塑性ⅡAbstractNi3Taalloyhavealreadybeenwidelyusedashigll

5、—temperaturestructuralmaterials，suchashi曲-temperaturealloysandcompositematerials．However，recentinvestigationsrepoaedthatNi3Taalloyhadhi曲martensitictransformationtemperatureandexcellentshape-memoryeffect．TheseresultsshowthatNi3Taalloyshowsgreatpotentialasnewhigll-temper

6、atureshapememoryalloys(HTSMAs)．Ni3Taalloysannealedin1200。Cfor4hoursconsistofmainmonoclinicmartensite，slighttetragonalausteniteandtheNi2Taphase．ThemonoclinicNi3Tamartensiteshowsthehair-likestripes、析廿lawidthofabout0．1-0．3pm．Thehair-likestripesexhibitatwinningplane(OO1)．I

7、naddition，Ni3Taalloywillturnfrommonoclinietotetragonalundercompressives；tress，andthenturntoorthorhombicwhenheatedat1200℃for1hour．Ontheotherhand,duringheatingprocess，therearephasetransformationsfrommonoclinicphasetotetragonalandorthorhombicphases、析tllthetransformationst

8、artingtemperatureabout320"C．Butthereisonlythereversetransformation盘omtetragonalphasetomonoclinicphase谢nlthereversetra