冷变形及热处理对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响

摘要

本论文通过金相显微镜观察(OM)、扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)、X射线衍射试验(XRD)、差示扫描量热试验(DSC)、常规力学性能测试、摩擦磨损试验、内耗测试等试验方法，研究了均匀化退火对Ti50Ni50-xCux合金铸锭组织的影响，Cu元素含量对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响，冷变形及热处理对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响以及退火温度和退火时间对Ti50Ni50-xCux合金组织与性能的影响。分析得到结论如下:
　　(1) Ti50Ni50-xCux合金的铸态组织存在严重的元素偏析情况，存在富Ti相，晶界处Cu元素富集。合金的基体相为TiNi0.8Cu0.2，并且合金中均存在第二相Ti2Ni和NiTi。合金经均匀化以后，富Ti的第二相Ti2Ni尺寸减小，Cu元素在晶界处富集减少。
　　(2)固溶态、25％冷变形后400℃/1h退火态和35％冷变形后400℃/1h退火态Ti50Ni45Cu5合金，室温微观组织均为针状马氏体，晶粒尺寸依次减小，相变特征温度也依次减小。退火温度的变化对合金的马氏体相变过程不发生作用，在-50℃～150℃升温/降温时，合金发生B2-B19'相变;25％冷轧态Ti50Ni50-xCux合金，随着退火温度的升高，合金的相变特征温度先升高后降低。
　　(3)25％冷变形后500℃/1h退火态Ti50Ni45Cu5合金的抗拉强度(918MPa)和延伸率(13.4％)具有最佳综合力学性能，并具有最高的形状记忆效应和耐磨性。同时，Cu含量增加使得Ti50Ni50-xCux合金的耐磨性增加。
　　(4)退火态Ti50Ni45Cu5合金在摩擦磨损过程中的磨损机理为:磨粒磨损、粘着磨损和剥层磨损。磨损表面有微裂纹、磨损坑，磨屑形态为颗粒状、片层状。退火态Ti50Ni45Cu5合金的高耐磨性，归因于应力诱导马氏体相变和应力下马氏体变体的重排。
　　(5)在连续变温过程中，Ti50Ni50-xCux合金的内耗峰随着振动频率、应变振幅的增加而降低，峰位置不变;峰值内耗和峰位置随着升温速率的增加而升高。冷变形退火后合金的内耗比固溶态高;退火温度升高，内耗增加。