半固态处理对Ti基非晶复合材料的组织和力学性能影响

利用"形变诱导相变机制"对非晶基体同时增强增韧,采用悬浮熔炼-铜模吸铸法制备了Ti基非晶复合材料。在此基础上,通过半固态处理工艺对凝固过程动力学控制优化组织,研究了半固态处理对试样的组织和力学行为的影响。结果表明,铸态试样组织为过冷奥氏体相、热致马氏体相和非晶复合结构,应力加载形变过程中通过形状记忆晶相TRIP效应对非晶基体增韧,表现为加工硬化行为。铸态试样的心部组织为较粗大的树枝晶,且生长不均匀;经半固态处理后,先析出相按照尖角溶解平面析出长大形式近球化,形成等轴晶,并在磁悬浮搅拌作用下均匀化,获得奥氏体相晶粒细小、圆整度高、组织致密,复合材料组织得到有效优化,(Ti0.5Ni0.48Co0.02)80Cu20合金断裂强度和塑性变形量由2 582 MPa和15%分别提高至2 745MPa和21.5%。     

添加Nb元素对TiZr基非晶复合材料性能的影响

使用铜模铸造法制备(Ti_45.7Zr₃₃Ni₃Cu_5.8Be_12.5)₍(1-0.01x))Nb_x(x=0、2、4、6、8和10,记为Nb0、Nb2、Nb4、Nb6、Nb8和Nb10)的Ti Zr基非晶合金复合材料,研究了添加Nb元素对Ti Zr基非晶复合材料性能的影响。结果表明,Nb元素含量的提高使材料中β相的晶粒尺寸更大、体积分数提高和形变诱发马氏体相变受到抑制。Nb元素的添加,使这种非晶复合材料的塑性大大提高,而屈服强度降低。值得注意的是,Nb元素的添加还提高了非晶复合材料力学性能的可重复性。在Nb0～Nb4等具有形变诱发相变的非晶复合材料生成的小板条α’’马氏体,能诱导多重剪切带的生成。在Nb6～Nb10这种未发生形变诱发相变行为的非晶复合材料中,大量位错在β相中产生并在界面处积累形成位错台阶,从而引发多重剪切带的形成,最终使非晶复合材料的塑性提高。     

Ti66.7Ni20Cu13.3非晶复合材料的组织和力学性能研究

选择具有非晶形成能力和形状记忆效应的Ti66.7Ni20Cu13.3合金作为研究对象,制备了不同直径的棒状试样,考察了冷却速率对合金组织结构和力学性能的影响。结果表明,块体金属玻璃基体中原位析出塑性相-形状记忆合金过冷奥氏体相B2-TiNi,应力加载时能够发生马氏体相变对玻璃基体增强增韧。而在一定冷却速率下,塑性相和脆性金属间化合物相在非晶基体中同时析出,试样最终断裂方式取决于马氏体相和脆性相力学行为的竞争。     

半固态等温热处理对Zr基非晶复合材料塑性变形机制的影响

通过添加不同体积分数的Nb,本工作设计了一系列Zr基非晶复合材料,主要研究了Nb含量对铸态、半固态非晶复合材料的微观组织及塑性性能的影响。结果表明:非晶复合材料塑性应变量随晶体相(β-Zr相)体积分数增加而呈现S型增强规律。半固态等温处理后的非晶复合材料塑性提升,但其塑性增长率随Nb含量增加而减小。当D_C(当量直径)/■(平均自由程间距)≥0.65时,β-Zr相体积分数出现最小临界阈值35%,此时材料塑性开始迅速提升;■时,β-Zr相体积分数超过54%后,材料塑性保持稳定,进一步说明非晶复合材料塑性与β-Zr相体积分数有关。     

高温快速处理对铜基非晶合金压缩性能的影响

采用铜模吸铸法制备Cu50Zr42Al8非晶合金,并对其进行高温快速处理,通过X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、场发射扫描电镜(SEM)、微机控制电子式万能力学试验机研究高温处理对Cu基非晶合金结构和压缩性能的影响。结果表明,873 K处理后的试样未析出晶体相,其它试样析出相均含有Cu10Zr7和AlCu2Zr,熔点以上处理后的试样还析出了CuZr2,且随着处理温度的升高析出相的体积分数逐渐增大;铸态试样塑性和强度最好,且随着处理温度的升高断裂强度先减小后增大,1 148 K处理的试样断裂强度最低,1 223 K处理的试样断裂强度是处理后试样中最高的,且经1 198 K处理的试样是处理后的试样中唯一出现塑性的,塑性应变为0.83%。     

塑性钛基非晶复合材料的制备及性能

通过铜模喷铸法成功制备了一系列内生β-Ti(Zr, Nb)枝晶增塑的Ti-Zr-Nb-Cu-Be非晶复合材料, 研究了成分对枝晶体积分数及尺寸的影响及其对复合材料力学性能的调节作用。结果表明, Ti₄₈Zr₂₀Nb₁₂Cu₅Be₁₅合金压缩强度达到2061 MPa, 塑性变形高达22.5%, 表现出优异的综合力学性能。 非晶复合材料的塑性不仅与β-Ti(Zr,Nb)枝晶相的体积分数有关, 而且受到枝晶尺寸的强烈影响, 在一定体积分数条件下, 枝晶相的尺寸越大, 对剪切带的阻碍作用越明显, 合金的塑性越高。     

Ni含量对激冷贫镍TiNi形状记忆合金薄带相变行为的影响

用激冷甩带法制备了Ti_(1-x)Ni_x(x=45%~49.8%)(原子分数)形状记忆合金(SMA)薄带,用示差扫描量热仪研究了Ni含量对铸态及450℃、500℃退火态TiNi SMA薄带相变行为的影响。结果表明,冷却/加热时,铸态和退火态Ti_(1-x)Ni_x(x=45%~49%)SMA薄带发生A→M/M→A一阶马氏体相变;当Ni含量为49.8%时,铸态和退火态TiNi SMA薄带冷却时发生A→R→M两阶段相变,加热时发生M→A一阶段相变。随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度范围先增大后减小,Ni含量为48%时相变温度范围最宽。退火态比铸态TiNi SMA薄带相变温度范围窄。随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度升高,相变热滞增大。当Ni含量为49%时,SMA薄带的马氏体相变温度达最大值,当Ni含量为49.8%时马氏体相变温度迅速下降。     

近等原子比TiNi合金薄膜的组织及相变动态观察

采用磁控溅射法制备TiNi非晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法研究了TiNi合金薄膜的组织形貌、电子衍射花样,并对其相变过程进行了动态观察.结果表明:态薄膜为非晶态,对其在515℃进行1 h的晶化处理后,薄膜中析出了TiNi3相;晶化处理后的TiNi合金薄膜加热到100℃时,薄膜中R相和马氏体相以切变方式完全转变为奥氏体;当冷却至室温时,是以R相、马氏体相以及少量的奥氏体相存在.其加热过程中的相变顺序为:马氏体相→R相→奥氏体相.冷却过程中的相变顺序为:奥氏体相→R相→马氏体相.     

晶化分数对钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响

目的 研究晶化分数对原位晶化钛基非晶复合材料热塑性成形能力的影响,优化Ti基非晶复合材料的制备和设计。方法 首先采用电弧熔炼和铜模铸造制备出成分为Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的非晶合金,通过连续加热DSC及等温DSC研究其晶化动力学,然后根据得到的等温晶化规律制备不同晶化体积分数的非晶复合材料,并通过静态热机械分析(TMA)表征其热塑性成形能力。结果 Ti45Zr20Be29Fe6在406 ℃与411 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间增大的形核长大过程;Ti45Zr20Be29Cu6在370,375,380,385 ℃时,等温晶化过程为形核率随时间减小的形核长大过程;XRD物相分析表明,等温处理后Ti45Zr20Be29Fe6和Ti45Zr20Be29Cu6的析出相分别为β-Ti和α-Ti2Zr;两种内生复合材料的热塑性成形能力均随晶化相体积分数的增大而降低,且Ti45Zr20Be29Fe6基体复合材料的热塑性成形能力比以Ti45Zr20Be29Cu6为基底的复合材料更好。结论 晶化分数增加会降低钛基非晶复合材料的热塑性成形性能,且其影响程度与复合材料的基体和晶体第二相的特性有关。     

Ni含量对激冷贫镍TiNi形状记忆合金薄带相变行为的影

用激冷甩带法制备了Til-xNix(x=45％～49.8％)(原子分数)形状记忆合金(SMA)薄带,用示差扫描量热仪研究了Ni含量对铸态及450℃、500℃退火态TiNi SMA薄带相变行为的影响.结果表明,冷却/加热时,铸态和退火态Ti1-xNix(x=45％～49％)SMA薄带发生A→M/M→A一阶马氏体相变;当Ni含量为49.8％时,铸态和退火态TiNi SMA薄带冷却时发生A→ R→M两阶段相变,加热时发生M→A一阶段相变.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度范围先增大后减小,Ni含量为48％时相变温度范围最宽.退火态比铸态TiNi SMA薄带相变温度范围窄.随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度升高,相变热滞增大.当Ni含量为49％时,SMA薄带的马氏体相变温度达最大值,当Ni含量为49.8％时马氏体相变温度迅速下降.