莫华强[1]2003年在《TiNiNb形状记忆合金的性能研究及其作为中温管接头的优化设计》文中提出为解决舰船核反应堆实现一体化堆芯布置中的关键部件——直流蒸汽发生器遇到的钛合金管与不锈钢管的连接问题，采用Ti_(44)Ni_(47)Nb_9形状记忆合金管接头被考虑为可行的方案之一。它与传统管路连接相比，具有结构简单、占用空间小、安装方便、重量轻、无有害物生成等优点。由于其特殊的使用环境，设计要求制得的管接头系统应能在室温下贮存和安装并具有足够连接强度，在中温(350℃左右)及室温与中温之间循环时应无明显的应力松弛，同时应具有一定的抗辐照能力。根据这些要求，本文研究了该合金850℃退火后的组织、相变特性、恢复力性能、应力松弛行为和电子辐照效应等，建立了计算该合金管接头系统强度的数学模型，分析了该系统强度的影响因素，并进行了管接头的优化设计。 使用X衍射、金相、扫描电镜、透射电镜等手段，系统地研究了该合金板材850℃退火试样的物相等并对组织进行了评价。研究发现，物相除有TiNi基固溶体、β-Nb相和少量的(Ti，Nb)_2Ni相外，还有少量的未见文献报道的新相——Ti_2Ni_3相；TiNi基固溶体基体的晶粒细小，为较完整的等轴晶，其中的位错很少；β-Nb相在晶内为球形，在晶界处为椭球形，总体呈带状分布特征；(Ti，Nb)_2Ni相呈孤立分布；Ti_2Ni_3为纺锤状，出现于球形β-Nb相附近，其一端与β-Nb相接触。研究还发现，TiNi基固溶体的择尤取向为(110)晶面，与轧制态相同；由于固溶度了较多的Nb，其平均晶格常数较TiNi大，为0.30204nm。 使用带环境箱的MTS和DSC等设备，对该合金板材850℃退火试样的相变特性和力学性能进行了测试和分析，研究了形变对马氏体逆相变温度及相变恢博士学位论文:TININb形状记忆合金的性能研究及其作为中温管接头的优化设计复的影响以及热机械训练对相变超弹性的影响等，进一步确定了该合金的预应变工艺。研究发现，在一60℃形变12~18%以及在一120一40℃形变16%后，马氏体逆相变温度分别随形变量增大和形变温度升高而大幅度上升;一60℃形变16%后的马氏体逆相变开始温度远高于室温(达63℃)，相变温度滞后约150℃，可恢复应变约5.3%，恢复率约43%。首次发现形变量增加到18%，马氏体逆相变开始温度可进一步提高到87℃，而此时的可恢复应变约3.5%，恢复率约23%。 使用带环境箱的MTS等设备，通过测定约束升温时的力一—温度曲线并结合首次采用的在线电阻法测量的电阻—温度曲线，系统地研究了该合金在不同预应变和不同预恢复条件下的恢复力—温度关系以及其中的马氏体逆相变过程，掌握了其规律并取得了工程应用所需的相关数据。研究发现，在一60℃形变后，随约束加热温度升高，恢复力在一定温度产生并近线性地快速增大到最大值;随预应变量增加，最大恢复力先增大后减小，在10%时达到最大，在16cy0和18%时也较高(分别为436MPa和385MPa);对一60℃形变16%试样进行预恢复后，最大恢复力及其对应温度有所减小和降低，但只要预恢复应变小于4%，即初始可恢复应变大于1.3%，最大恢复力就大于250MPa。研究还发现，恢复力—温度曲线近直线段斜率随大于10%后的形变量增大而有较大下降，但随预恢复应变增大而减小的变化较小。 通过在MTS上进行的不同温度、不同载荷、不同温度循环下的应力松弛实验，首次研究了该合金的应力松弛行为(讨论了应力松弛曲线的数学描述方法，分析了应力松弛机制，评价了抗应力松弛能力)。恒温应力松弛研究发现，当初始应力为360MPa，在500℃时的应力松弛较明显，而在350℃时的应力松弛不明显;在400℃时，初始应力较高(460MPa)的应力松弛较明显，而初始应力较低(260MPa和360MPa)的应力松弛不明显。变温应力松弛研究发现，初始应力为360MPa的应力松弛在40~500℃进行循环时明显，而在40~350℃及40~400℃进行循环时不明显;当在40一400℃进行循环时，初始应力较高(460MPa)的应力松弛较明显，而初始应力较低(26OMPa和360MPa)的应力松弛不明显。使用X衍射仪、扫描电镜研究有明显应力松弛行为的试样，发现了p一Nb有所析出、基体中Nb的固溶度有所下降、TiZNi3相消失等现象。 用电子辐照方法，首次研究了该合金的抗辐照性能。DSC测量显示，在能量为1 .7MeV、注量率为1.58X1016/mZs的电子辐照初期，该合金相变温度随中文摘要辐照时间延长而升高:4h时，大约升高ZOK;其后变化不大。使用X衍射仪、扫描电镜、透射电镜研究有明显辐照效应的试样，发现了辐照后组织变化较松弛试样更明显，有p一Nb大量析出、基体择尤取向弱化、TiZNi，相消失等现象。根据这些现象，结合辐照理论，分析了其中的机制并对该合金的抗辐照性能进行了评价。 在前述研究的基础上，运用固体力学的基本理论，对不锈钢管—NITINb形状记忆合金管接头—钦合金管系统在装配以及使用过程的应力状态进行了分析，建立了计算该合金管接头系统强度的理论模型。通过模型首次研究了温度对管接头抱紧力和管接头系统中的最大应力强度的影响。·计算表明，管接头系统的室温强度低于300℃强度，且不锈钢被接管与管接头间的抱紧力低于钦?
张志敏[2]2007年在《冷变形和热处理对TiNiCr形状记忆合金超弹性影响的研究》文中认为本文以TiNiCr形状记忆合金为研究对象,着重研究了不同的冷变形、中温处理以及时效处理对该记忆合金超弹性的影响。试验通过恢复率试验、拉伸试验和对显微组织照片的观察,研究了不同的冷轧变形量对TiNiCr形状记忆合金超弹性和显微组织的影响。试验表明,TiNiCr形状记忆合金的弹性随着冷轧变形量的增加而增加,当冷轧变形量达到30%之后,弹性的增加不明显,单纯的冷变形不能使TiNiCr达到完全的非线性超弹性;同时对不同的冷变形量对TiNiCr形状记忆合金超弹性的稳定性作了阐述;试验同时表明了冷变形会使TiNiCr产生一种马氏体变体,当变形量达到27%时,这种马氏体变体的体积随着变形量的增加而长大,而马氏体变体的错乱程度随变形量的增大一直在增加。同时利用WOW—10微机控制电子式万能拉伸试验机和D/max2500PC全自动X射线衍射仪对中温处理之后TiNiCr形状记忆合金超弹性进行了研究。研究发现试样的弹性受热处理影响显着,在不同的温度下呈现出不同的超弹性曲线。试验表明不同的热处理温度和保温时间对合金超弹性有很大的影响,随着加热温度和保温时间的增加,弹性先增强后减弱;TiNiCr形状记忆合金在430℃的退火温度下,保温10min-20min可以呈现出良好的完全非线性超弹性。XRD试验证明,经过热处理的试样会析出强化相Cr_3Ni_2。该相峰在430℃保温20min时达到极值,之后随着温度的增加和保温时间的增长都会降低,在拉伸试验中证明在该热处理工艺下试样的超弹性达到极值。通过对热处理后试样的金相组织的观察,发现试样在热处理后存在热弹性马氏体。当退火温度增加时,马氏体数量减少,交织的程度降低,母相的强化效应减弱,超弹性效应遭到破坏。为更好的配合生产,在提高材料的加工性能的同时提高材料的使用性能,我们通过拉伸试验研究了不同的时效工艺对TiNiCr形状记忆合金超弹性的影响程度。试验曲线显着的表明,经过时效处理的试样在较低的温度(小于720℃)下,随着试样保温时间的增长,其弹性慢慢增加;但时效处理温度过高时,随温度和保温时间的增加试样的弹性不再继续增加。试样在经过680℃保温60min后,再经过中温热处理(430℃保温20min)可以呈现完全的非线性超弹性。低于和高于该温度的热处理工艺得到的试样都不能呈现完全的非线性超弹性。与中温处理的试样相比,当试样都呈现完全的非线性超弹性时,拉伸曲线的环形面积有所提高,试样吸收弹性能的能力增强。
郑丽璇[3]2005年在《TiNiNb合金的形状记忆性能和物理力学性能的研究》文中研究表明本文针对TiNiNb形状记忆合金工程应用的需要,以及TiNiNb形状记忆合金管接头相变过程的计算机模拟的需要,开展了以下几个方面的研究: 1.测量模拟所需要的材料在不同温度下的比热、导热系数、弹性模量、相变热等物性参数。 2.形状记忆合金相变与温度、应力、时间之间影响机制的研究。 3.不同处理状态对合金记忆性能和力学性能的影响。 本文使用了激光脉冲法、DSC法、SEM和X-Ray衍射分析等先进的实验分析技术,而且为实现高温、低温的温度转换来达到测量回复应力的目的,改造了控温系统使其达到很好的控温精度,同时设计并制造了液氮制冷系统等试验装备。 通过对合金物性参数的测量得到,在30℃～300℃之间,Ni_(47)Ti_(44)Nb_9合金的热扩散率、比热容、弹性模量、导热系数随着温度的增加而升高。合金的平均线膨胀系数为11.43×10~(-6)/℃。 建立了合金约束加热时回复应力方程。试验得出,合金的预变形量越大,合金的回复应力越小;预变形温度从-90℃变化上升至-30℃,回复应力呈先上升后下降的变化趋势。非真空热处理、真空热处理这两种热处理方式的变化对回复应力σ_r~m没有很大的影响;而冷拔态下合金的回复应力值σ_r~m远远高于其他两种状态的回复应力;不同的回复加热温度,其冷却时产生的回复应力σ_r~m随加热温度的上升。预变形越大,预变形温度对可回复应变率的影响就越大,马氏
参考文献：
[1]. TiNiNb形状记忆合金的性能研究及其作为中温管接头的优化设计[D]. 莫华强. 四川大学. 2003
[2]. 冷变形和热处理对TiNiCr形状记忆合金超弹性影响的研究[D]. 张志敏. 江苏大学. 2007
[3]. TiNiNb合金的形状记忆性能和物理力学性能的研究[D]. 郑丽璇. 四川大学. 2005
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