Ni-Ti-Hf高温形状记忆合金薄膜的制备与表征

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1、硕士学位论文Ni-Ti-Hf高温形状记忆合金薄膜的制备与表征PREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFNi-Ti-HfHIGHTEMPERATUERSHAPEMEMORYALLOYTHINFILMS吴冷西哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG15学校代码：10213国际图书分类号：U.D.C:621.78密级：公开工学硕士学位论文Ni-Ti-Hf高温形状记忆合金薄膜的制备与表征硕士研究生：吴冷西导师：孟祥龙教授申请学位：工学硕士学科：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG15U.D.C:621.78DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFNi-Ti-HfHIGHTEMPERATUERSHAPEMEMORYALLOYTHINFILMSCandidate：WuLengxiSupervisor：Prof.MengXianglongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSp

3、eciality：MaterialsPhysicsandChemsitryAffiliation：SchoolofMater.Sci.&Eng.DateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文通过直流磁控溅射和后续退火处理，制备了晶化的NiTiHf高温形状记忆合金薄膜。试验采用了X衍射分析仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析(EDS)、示差扫描热分析仪（DSC）和透射电子显微镜（TEM）研究了

4、NiTiHf高温记忆合金薄膜的显微组织结构和马氏体相变。试验结果表明，溅射功率、溅射压强和溅射时间对薄膜的成分有影响。其中溅射功率对成分的影响最为显著。随着溅射功率的升高，Ni含量随之升高，成分变化幅度可达5at.%；Ti含量保持稳定，Hf含量则随之下降。相比之下，溅射压强和溅射时间对于薄膜的影响较小。薄膜的成分与靶材成分有着较大的差别，薄膜中Ni含量要高出靶材中的Ni含量约3～6at.%，并呈现贫Ti现象。获得薄膜溅射的最佳工艺为：溅射功率150W，溅射压强0.12Pa，溅射时间2h。此时采用Ni44Ti41Hf15合金靶，

5、获得了Ni含量在50at.%左右的NiTiHf高温形状记忆合金薄膜。DSC研究发现，不同成分的NiTiHf合金薄膜的晶化温度不同。随着Ni含量的升高，薄膜的晶化温度上升。经计算可得，Ni54.94Ti31.38Hf13.68和Ni46.83Ti33.56Hf19.61薄膜的晶化激活能分别为348.79和315.67kJ/mol。经合适的热处理后，Ni46.60Ti33.70Hf19.70薄膜室温下为马氏体，并没有出现明显的析出相。oNi46.83Ti33.56Hf19.61合金薄膜在退火温度低于650C时，DSC曲线出现多峰宽

6、峰现象，其主要原因是由于晶粒尺寸和成分不均匀。合金薄膜的马氏体相变为B2↔B19′一步相变，马氏体相变温度随着热处理温度的增加而升高，oo在650C退火1min时获得最高的马氏体相变温度（Ms=112C）。透射显微镜观察表明，Ni46.83Ti33.56Hf19.61合金薄膜的马氏体变体间呈现典型的自协作特性，马氏体呈现矛头状和镶嵌块状组态。马氏体变体内部亚结构为细小（001）复合孪晶。关键词：NiTiHf合金薄膜；磁控溅射；晶化；马氏体相变；微观组织结构IAbstractAbstractThefilmsofNiTiHfhig

7、htemperatureshapememoryalloywerepreparedbyDCmagnetronsputteringdepositionwithannealed.Elementcompositionoffilms,phasestructure,crystallizationbehavior,martensitetransformationandmicrostructurewerestudiedbyXRD,SEM,EDS,DSCandTEM.Inexperimental,Thevarietiesofsputtering

8、workandsputteringtime,Argaspressure,changedthecompositionoffilms,especiallythatofsputteringwork.Bytheriseofsputteringwork,ithasbeenfoundth