关键词：TiTaZrIn高温记忆合金;;热机械处理;;组织结构;;力学行为;;形状记忆效应
摘 要：TiTa合金具有高相变温度,良好的冷热加工性能,但热稳定性差,形状记忆效应不足。采用Zr掺杂可以有效的改善合金的热稳定性,以及形状记忆效应,但Zr掺入导致合金的塑性下降。本文采用In掺杂提高合金的塑性并利用热机械处理改善合金的形状记忆效应。论文采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜观察、透射电子显微分析、差示扫描量热法、弯曲法、以及室温拉伸法等考察In掺杂以及热机械处理对TiTaZrIn合金组织结构、马氏体相变、力学行为以及形状记忆效应的影响。研究发现,室温下固溶态Ti_(65)Ta_(25-x)Zr_(10)In_x(x=0,1,2,5)合金为α''+β相共存,随In含量的增加,合金中α''相的比例增加。Ti_(70)Ta_(18)Zr_(10)In_2合金室温下由单一的α''马氏体相组成。Ti_(65)Ta_(25-x)Zr_(10)In_x(x=0,1)合金中母相与马氏体相之间存在[100]β∥[100]α''位向关系。Ti_(65)Ta_(23)Zr_(10)In_2合金中马氏体变体之间呈(111)Ⅰ型孪晶结构,Ti_(70)Ta_(18)Zr_(10)In_2合金中观察到粗大的马氏体板条,马氏体变体内亚结构为(111)Ⅰ型孪晶。In掺杂可以有效改善合金塑性,掺入2at.%In的Ti_(65)Ta_(23)Zr_(10)In_2合金相比于Ti_(65)Ta_(25)Zr_(10)合金断裂应变由11.9%提升到24.3%;In含量的增加,合金的抗拉强度升高,掺入5at%In后合金的强度由691.93MPa提高到802.34MPa。Ti_(65)Ta_(23)Zr_(10)In_2合金形状记忆效应最好,预应变为6%时,可以得到5.35%的最大可恢复应变。经600℃及以上温度退火处理过程中,冷轧变形后的合金再结晶。退火温度的升高,合金中平均晶粒尺寸变大,经800℃退火后Ti_(70)Ta_(18)Zr_(10)In_2合金的平均晶粒尺寸约40μm。600℃退火处理后的合金中还残留有大量的位错,经800℃退火处理后的可以观察到大量的马氏体变体组织,相邻马氏体变体之间呈(111)Ⅰ型孪晶结构。退火温度的升高,合金的塑性提高,抗拉强度下降,经600℃退火后的Ti_(65)Ta_(23)Zr_(10)In_2合金强度可达到1087.38MPa。经600℃退火处理后的合金形状记忆效应最优,Ti_(65)Ta_(23)Zr_(10)In_2以及Ti_(70)Ta_(18)Zr_(10)In_2合金均可得到6%的完全可恢复应变,预应变为7%时,Ti_(70)Ta_(18)Zr_(10)In_2合金可获得最大可恢复应变,为6.2%。
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