不封装的热等静压法制备的多孔niti形状记忆合金的相变与性能

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1、摘臻摘要本文邋过比较不封装的热等羚压法(CF—HIP)、常规粉末烧结法(CS)和自蔓延高漱合成法(sHs)剃备的多孔NiTi形状记忆合念的组织与性能，证实了CF—HIP法是最佳的一种方法。在此基础上运用X，ray衍射、扫描电镜、DSC、DMA等显微分析方法和力学性能评价手段对CF—HIP法翻备的多孔NiTi形状记忆合金的微观结构、相变行为和超弹憾性能、阻尼性能进行了全面系统的研究。研究结果表明，在本文的实验条件下可获褥孔隙皮为27～45Voi．％、开孔率在50％以上、孔径为50—2009m的多孔NiTi形状记忆合鑫，且孔洞多为封闭的球形孑L、孔豫分布均匀、无磷显的备向异性。烧结态

2、的合会中戳NiTi相为主穗，有少量残留的寓Ti相。孔隙的形成受到CF—HIP32-艺过程中两个阶段的影响：冷等静压成鍪和高温商压下豹烧结。通过改交工艺参数可戳调整合金中孔陈静形态分布及孔隙尺寸，也可改变其孔隙度。在冷压压力和热压压力相近时，可以获得较高静孔藤凄帮开孔率。疆究表髓，孔淘的形成过程与圭坯中的气体澎胀密讶秘关；生坯的孔隙度是烧结后孔隙的主要来源，而气体膨胀是造成烧结后合众孔隙度增热的主要豢嚣。研究发现，富Ni的多孔NiTi形状记忆合金与成分相近的致密NiTi合金的相交黪性秘戳。爵溢发生马氐俸遂桶交，黪瀑辩溺发生R耀变嚣马氏钵榛变。孔躲对富Ni的多孔NiTi形状记忆合金的

3、马氏体相变有一定的作用，而对R相变影响不大。魏隙凄对等愿子毙静多孔NiTi形扶记忆合金魏塌交过鬈影嫡缀大。当藐跨度低时，降温时，发生三个阶段的相变，即R相变和两个阶段的马氏体相变，升漫发生马氏传遂程变霹R遂穗交。露孔黢疫毫时，英稷交行为与蜜Ni懿多魏NiTi形状记忆合念类似。造成上述现象的原因主要是孔隙的改变影响了Ni4Ti3相析出的均匀性。CF—HIP法制备的多孔NiTi形状记忆合金加载时的应力一应变曲线与致密NiTi形状记忆合金摆{娃，呈现蝰骧曼懿应力～瘟交平台。经过几次训练蜃，在室淤下就可以呈现出完全超弹性。在较大的应变下，也能表现出很好的循环稳定性。研究还表明，多强NiT

4、i形状诞忆合金躲力学性能积超弹性部是睫蕊强隙痿的增大露变差，并呈多项式变化趋势。这主要是因为多孔NiTi形状记忆合金随着孔隙的增大，其真实舱承载短积减少，使褥孔隙懿应力集中效应增大。研究还发现，CF．HIP法制备的多孔NiTi形状记忆合金展现出的阻尼性能与致密昀NiTi合金相似，在马氏体楣变区间出现一个很赢的内耗峰。孔黢可以增强多孔NiTi形状记忆合金的阻尼性能，其低温和高温时的内耗值都随着孔隙度的增华南理工大学博士学位论文加而增加，弹性模量则随孔隙度增加而减少。这是因为孔洞也是一个很好的能量吸收源，可以通过孔壁弯曲和扭折来消耗能量。最后，本论文分析了CF—HIP法制备的多孑LN

5、iTi形状记忆合金的生物医学性能。预测其耐腐蚀性和抗Ni释放性都比较好。本论文研究表明，CF—HIP法制备的多孔NiTi形状记忆合金具有理想的孔隙特征，展现出优秀的力学性能和超弹性，以及好的生物性能。关键词：不封装的热等静压法；多孔NiTi形状记忆合金；孔隙特性；相变特性；超弹性AbstractAbstractAsystematicallycomparativeinvestigationonthemicrostructuresandpropertiesoftheporousNiTishapememoryalloys(SMAs)，preparedbyCapsule—FreeHotl

6、sostaticPress(CF—HIP)，ConventionalSintering(CS)andSelf_propagatingHigh—temperatureSynthesis(SHS)，wasperformed．CF—HIPhasbeenfoundtobethebestmethodamongthese．Also，sophisticatedmicroanalysisapproachesandthermomechanicalanalysismethods，suchasX—raydiffraction，SEM，DSC，DMA，wereemployedtocharacterize

7、comprehensivelythemicrostructure，phasetransformationbehavior，mechanicalpropertiesandsuperelasticity，dampingpropertyoftheporousNiTiSMAspreparedbyCF—HIPprocess．{tisfoundthatbytheprocessingparametersandconditionsusedinthisstudy、thefabricatedporo