Ni3Ta合金的微观组织结构和相变特性.pdf

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1、第51卷第1期厦f1大学学报(自然科学版)Vo1．51NO．12O12年1月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Jan．2012Ni3Ta合金的微观组织结构和相变特性罗渝，杨水源，王翠萍，刘兴军(厦门大学材料学院，福建厦门361005)摘要：采用光学显微镜、背散射电子图像、x射线衍射、电子探针、差示扫描量热法和透射电子显微镜研究rNi．Ta合金的微观组织结构和相变特性．结果表明：Ni。Ta合金在经过1200C保温4h的热处理后，主要南大量Ni。Ta相和少量Ni。Ta析出相组成，其中

2、Ni。Ta相有单斜和四方两种结构．单斜NiTa相为典型的细小板条状马氏体形状，其板条宽度为0．1t0．3m，且存在以(001)晶面为孪晶面的典型孪晶结构．NiTa合金在升温和降温过程中存在单斜NiTa相和四方NiTa相的可逆相变，相变开始温度分别约为310和245C．另外，在升温过程中还存在单斜Ni。Ta相向正交NiTa相的转变，其相变开始温度约为310C，但降温过程中并不存在由正交NiTa相到单斜NiTa相的逆转变．关键词：NiTa合金；x射线衍射；微观组织；相变特征中图分类号：TG139．6文献标志码：A文章编号：0438

3、—0479(2012)010066—06作为一种重要的功能材料，具有形状记忆和超弹冷热加工，难以应用；Ni—Ti—Pd合金具有较好的综性两大独特功能的形状记忆合金已在电气控制、能源合性能Ⅲ7，但Pd价格昂贵，成本是其发展的最大问交通、机械制造及医学生物等众多领域显现出广阔的题；Ni—Mn—Ga基合金虽可通过复相组织韧化兼具一应用前景．目前已经使用的合金体系有Ni—Ti、Cu—Zn—定的塑性和记忆效应，但离实际应用还有距离“．因Al等[1．由于这些合金的马氏体相变温度均不高(<此研制新型低成本高温形状记忆合金是目前具有挑战100

4、。C)，而记忆合金器件的动作温度取决于其马氏体性的研究领域之一．相变温度，因此以上合金体系的动作温度只能低于众所周知，具有一定固溶度的金属间化合物100℃．而在许多高技术领域，如火灾预警及自动防护Ni。Ta广泛地用作高温结构材料(高温合金、复合材料系统、汽车发动机的热动元件、核反应堆安全装置、高等)中的强化相[1。“．随着形状记忆合金研究的发展，温热敏驱动器、汽轮机热区的管路连接器、航空航天飞人们注意到，Ni。Ta的相平衡关系类似于二元Ni—Ti行器发动机的智能支撑及诊断系统等，都需要形状记系，且在2008年，Firstov等

5、[1。首次就NiTa合金的忆合金能够在较高的温度下(>120C)动作，而且在微观组织结构、马氏体转变及形状记忆效应等进行了以上许多场合，高温形状记忆合金是不可替代的，因报道．他们的研究结果显示，Ni。Ta合金的马氏体转变此，研制高温形状记忆合金对消防、电气、核动力、交通开始温度M一257C，定向凝同样品具有约10的形和航空航天等众多行业的发展具有重要意义．到目前状记忆效应．这些结果表明Ni。Ta合金有望成为一种为止，国内外高温形状记忆合金的研究主要集中在以新的高温形状记忆合金．前人的研究结果显示，Ni：；Ta下几种体系中：Cu

6、—Al基(Cu—A1一Ag、Cu—A1一Pd等)、合金存在3种结构：1)空间群为Pmmns的正交结Ni～Al基(Ni—A1Fe、Ni—A1一Mn等)、Ni—Ti基(Ni—Ti—构[1。“；2)空间群为I4／mmm的四方结构【；3)空Hf／Zr、Ni—TiPd／Au等)及Ni—Mn—Ga基(Ni—Mn—Co—间群为P2／m的单斜结构，但到目前为止关于这Ga、Ni—Mn—Cu—Ga等)．然而，这些合金均存在一定的三者之间的相结构转变仍没有详细的研究，因此本文问题，比如：Cu—A1和Ni—Al基合金虽成本低，相变点通过光学显微镜、背

7、散射电子图像、X射线衍射、电子易于调整，但热稳定性差，记忆效应会随平衡相的析出探针(EMPA)、差示扫描量热法(DSC)和透射电子显而急剧恶化；Ti—Ni—Hf／Zr合金脆性大，无法进行微镜等对Ni。Ta合金的微观组织结构和相变特性进行详细地研究．收稿日期：2011一O4261实验材料及方法基金项目：科技部国际科技合作项目(2009DFA52170)；福建省科技计划项目(200910024)*通信作者：lxi@xmu．edu．cn将纯度均为99．9的纯Ni和纯ma放入丙酮中厦门大学学报(自然科学版)co霉豢雾霉：．：图4Ni。

8、Ta合金室温下典型的透射电镜明场像(a)和对应的选区电子衍射图(SAED)(b)Fig．4Typicalbright—fieldimageoftheNi3Taalloyatroomtemperature(a)andcorrespondingSAEDpattern(b)的含量要