纳米晶NiTi形状记忆合金/Nb纳米线复合材料的超弹稳定性

传统NiTi形状记忆合金因其低的强度显著降低了马氏体相变的超弹稳定性,本文通过熔炼、锻造、拔丝及退火获得了平均晶粒尺寸为14 nm的NiTi和Nb纳米线复合材料,并通过循环拉伸测试研究了该复合材料马氏体相变的超弹稳定性。结果表明：用6%的应变量循环拉伸10次后,纳米晶NiTi合金/Nb纳米线复合材料呈现低的残余应变(0.52%)、高的超弹应力(748 MPa)及低的超弹应力的降低率(16%),此综合性能优于以往研究的NiTi合金。这主要源于纳米晶NiTi合金/Nb纳米线复合材料中纳米晶粒产生的细晶强化和Nb纳米线产生的第二相强度,由此显著提高复合材料的强度并抑制马氏体相变过程中塑性变形的产生,因而提高了该复合材料马氏体相变的超弹稳定性。     

纳米晶NiTi形状记忆合金/Nb纳米线复合材料超弹应力的温度依赖性

NiTi形状记忆合金因其超弹性已经得到广泛应用,然而传统NiTi合金马氏体相变的超弹应力随温度的降低而快速减小(6～7 MPa/K),显著制约了其在宽温域中的应用。本文通过熔炼、锻造及拔丝获得纳米晶NiTi/Nb丝材,然后采用透射电子显微镜、差示扫描量热仪及拉伸试验机分别研究丝材的显微组织、相变行为及超弹性能。结果表明：纳米晶NiTi/Nb丝材中NiTi合金的平均晶粒尺寸为14 nm,丝材在降温和升温过程中分别发生热诱发B2→R相变和R→B2相变。在328～376 K温度范围内,纳米晶Ni Ti/Nb丝材应力诱发B2→B19′相变超弹应力的平均值为1002 MPa,超弹应力的温度依赖性为4.1 MPa/K。     

热压烧结(FeNiCoCr)100-x Al x (x=0、5)高熵合金的微观组织及力学性能

采用低能球磨-热压烧结制备了(FeNiCoCr)_100-x Al _x (x=0、5)高熵合金,并对其进行时效处理,研究了合金的组织结构与力学性能。结果表明：烧结态及时效态合金的微观组织均由FCC相和少量BCC相构成,其中FCC相中均存在孪晶,且未添加Al的合金中孪晶比例相对较高;添加Al的合金中BCC相较高,且时效处理后出现了大量小角度晶界。时效态FeNiCoCr合金具有最佳的综合性能,其压缩真屈服强度达545 MPa,弯曲强度和断裂韧性分别为1342±20 MPa和32.5±2.0 MPa·m^1/2,优异的力学性能归因于FCC相中退火孪晶的形成以及BCC相的析出。     

β-T51Z合金的热变形行为与组织演变研究

针对亚稳β-T51Z(51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V)合金,采用Gleeble-3500试验机进行热模拟实验,利用EBSD和TEM分析了变形温度和应变速率对合金热变形行为的影响及其组织演变规律。结果表明:T51Z合金在热变形时,其流变应力曲线呈现典型的单峰动态再结晶特征,其应力增幅随着变形温度的降低或应变速率的增加逐渐增加。基于峰值应力建立了合金热变形本构方程,计算得出热变形激活能为159.57kJ/mol,该合金在热压缩过程中的变形机制主要与位错的交滑移有关。变形温度和应变速率对合金形变组织影响较大,整个热变形过程都存在动态回复,随着变形温度的升高或应变速率的降低,合金动态再结晶分数逐渐增大。在800℃/10 s~(-1)变形条件下,合金容易形成绝热剪切带,宏/微观变形不均匀现象严重。     

过量Si对Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

研究了过量Si含量对原位自生15Mg2Si/Al复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,随着Si含量的增加,初生Mg2Si的平均尺寸先增大后减小,当Si含量为5%时,初生Mg2Si的尺寸为41μm,而当增加到10%时,初生Mg2Si的尺寸减小到24μm。同时,随着过量Si含量的增加,Al-Mg2Si二元共晶组织逐渐减少,直至基本消失。另外,α-Al也随着Si含量的增加而发生球化,当Si含量为8%时,α-Al的形貌接近球形。随着过量Si含量从0增加到10%,原位自生15Mg2Si/Al复合材料的抗拉强度从172MPa增加到200MPa,伸长率从1.4%提高到3.1%。     

冷轧对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变的影响

对β-ZrTiAlV合金分别采用室温和液氮低温轧制变形,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)分析技术,研究轧制温度和轧制变形量对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变及其微观组织演变规律的影响。实验分析结果表明,在室温或低温条件下变形后合金组织中都发生了β→α＇形变诱导马氏体相变,同时在马氏体α＇中产生(102)<110>孪晶,轧制变形量的增加促进相变马氏体的形成和孪晶变体数量的增加,而低温变形则抑制了形变诱导马氏体的形成,但更有利于孪晶的产生。轧制变形量为5%时,形变诱导马氏体以板条状分布于原始β晶粒中,当变形量增至10%后,少数β晶粒完全转变为α＇相。     

β-ZrTiAlV合金炉冷过程中的组织演变

结合EBSD和XRD,系统地研究了β-51.1Zr40.2Ti4.5Al4.2V合金在炉冷过程中3种α相(αGB、αWGB和αWI)的形核机制以及α含量对合金性能的影响。结果表明:炉冷过程中,在原β界面处具有{0001}面平行于相邻β晶粒共有{110}面取向特征的α相(αGB)会优先形核;αWGB主要以界面不稳定形核为主,通过继承αGB的取向并向原β晶内生长,从而在晶界附近形成平行板条区;为了协调相变过程中产生的形状应变,αWI通过自协作机制产生三变体团簇,且形成三变体团簇的变体之间相互满足60°/1120取向关系;随着炉冷后保温温度的降低,α相的相对含量增加,合金的硬度增大,且硬度和α相的相对含量存在一定的线性关系。