TiNi形状记忆合金丝在驱动原件上的应用性研究

摘要

本文采用了DSC(示差扫描量热)法和扫描电子显微镜等测试方法，系统的研究了Ti<,50>N<,i50>形状记忆合金丝不同的时效处理的相变特点和记忆效应的变化和训练及冷热循环对记忆合金记忆效应的影响。分析不同的时效时间和温度的试样的DSC曲线，得出了Ti<,50>Ni<,50>合金的时效．相变图；绘制了不同时效热处理的合金丝在不同的温度下Ti<,50>N<,i50>形状记忆螺旋弹簧的应力一应变曲线，从而为Ti<,50>N<,i50>形状记忆合金用于驱动元件的设计提供参考依据。 研究结果表明：马氏体相变点随着时效温度的升高而升高，在500℃～600℃时效能引起合金的相变点的较大幅度的提高； R相变的开始温度Rs随着时效温度的升高，缓慢下降。R相变结束温度R<,f>先增加后又减小，400℃时是一个拐点；时效温度对热滞后的影响：300℃～450℃时效时热滞后ATM(As-Ms)的变化不大，时效温度高于500℃，R相变消失，热滞值有了明显的降低。Ti<,50>Ni<,50>合金相变点受时效时间的影响没有受时效温度的影响大，时效时间的增加会引起相变点的升高。 不同的时效热处理和SME训练对Ti<,50>Ni<,50>合金丝的单程回复率η<,s>、双程回复率η<,t>的影响：时效温度在300～500℃时，η<,s>保持在一个较高状态，出现了一个稳定的平台；时效温度从500*C升高到600~C时，η<,s>急剧下降，550℃C时下降了56.7％，600℃时下降了68.3％。时效温度在400～600*C之间的双程记忆效应最平稳也是最好的。单程记忆效应是减弱的，训练75次后的η<,s>为未经训练的60％。不同的时效温度，减弱的趋势是一致的。随着训练次数的增加，η<,t>显著增加，训练75次后基本稳定，回复率增加了200％，时效温度高于500℃，训练对双程回复率的影响不大。 冷热循环对Ti<,50>Ni<,50>合金双程记忆效应的影响很大，双程回复率在初始的热循环中显著下降，随着热循环次数的增加，循环约100次后双程记忆效应趋于稳定。稳定后的双程记忆效应的好坏程度依次为：450℃时效、400℃时效、500℃时效最后是550℃时效。 利用450℃、500℃时效处理一个小时的。Ti<,50>Ni<,50>形状记忆合金弹簧的τ-γ曲线设计了驱动弹簧。

目录

文摘

英文文摘

学位论文版权使用授权书及独创性声明

第一章绪论

1.1形状记忆合金的发展概况

1.1.1形状记忆合金的发展历史

1.1.2我国的TiNi合金的应用及产业化进程

1.2形状记忆合金的记忆效应

1.2.1形状记忆效应的机理

1.2.2 TiNi合金的记忆效应

1.3 TiNi合金的形状记忆处理

1.3.1 TiNi合金的单程形状记忆处理

1.3.2双程形状记忆处理

1.4训练对合金记忆效应的影响

1.4.1双程形状记忆效应的训练方法

1.4.2双程形状记忆效应的影响因素

1.5 TiNi形状记忆合金的应用

1.5.1 TiNi形状记忆合金的工程应用

1.5.2用于驱动元件

1.5.3 TiNi合金的其他应用

1.6选题意义及主要研究的内容

1.6.1选题意义

1.6.2主要研究内容

第二章实验材料及方法

2.1材料制备及热处理

2.1.1材料的制备

2.1.2材料的热处理

2.2 DSC的测量

2.3合金丝的力学拉伸试验

2.4显微组织分析

2.5 XRD分析

2.6记忆效应的训练

2.7记忆效应冷热循环试验

2.8形状记忆弹簧的制备

2.9形状记忆合金弹簧不同温度下的P-δ曲线的测定

第三章时效热处理对Ti50Ni50合金相变的影响

3.1前言

3.2 TiNi形状记忆合金的相变与DSC曲线

3.2.1TiNi形状记忆合金的相变

3.2.2相变与DSC曲线

3.3时效处理对Ti50Ni50合金DSC曲线的影响

3.3.1不同时效温度对Ti50Ni50DSC曲线的影响

3.3.2时效时间对Ti50Ni50合金的DSC曲线的影响

3.4时效处理对Ti50Ni50合金的相变温度的影响

3.4.1时效温度对Ti50Ni50合金马氏体相变、逆相变温度的影响

3.4.2时效时间对Ti50Ni50合金相变温度的影响

3.5时效处理对合金热滞的影响

3.5.1时效热处理温度对Ti50Ni50合金热滞值的影响

3.5.2时效热处理时间对Ti50Ni50合金的热滞值的影响

3.6时效处理对Ti50Ni50合金的显微组织的影响

3.7本章小结

第四章Ti50Ni50合金丝的形状记忆效应

4.1引言

4.2热处理对Ti50Ni50合金的记忆效应的影响

4.2.1时效处理对Ti50Ni50合金的单程记忆效应的影响

4.2.2时效处理对Ti50Ni50合金的双程记忆效应的影响

4.3训练对时效处理Ti50Ni50合金形状记忆效应的影响

4.3.1训练对单向形状记忆效应的影响

4.3.2训练对双程记忆效应的影响

4.3.3训练次数对双程记忆效应的影响

4.4冷热循环对Ti50Ni50合金的影响

4.4.1冷热循环对不同时效热处理Ti50Ni50合金双程记忆效应的影响

4.4.2冷热循环对Ti50Ni50合金双程记忆效应稳定性的影响

4.5本章小结

第五章驱动弹簧的设计

5.1前言

5.2弹簧的设计基础

5.3 Ti50Ni50合金弹簧P-δ曲线

5.4 Ti50Ni50弹簧的τ-γ曲线

5.5 Ti50Ni50形状记忆弹簧的设计

5.5.1 450℃时效处理的Ti50Ni50形状记忆合金弹簧的设计

5.5.2 500℃时效处理的Ti50Ni50形状记忆合金弹簧的设计

5.6形状记忆合金使用时的注意事项

5.7本章小节

第六章结论

参考文献

致 谢

攻读硕士期间发表的论文