论文部分内容阅读
本文主要研究氢对NiTi基合金内耗性能的影响。利用非自耗真空电弧熔炼法制备NiTi基合金，并采用电解充氢法进行充氢处理，得到不同含氢量的试样。通过金相显微镜(OP)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和LMR-1型低频扭摆谱仪等手段研究NiTi基合金充氢前后的显微组织、物相组成、相变特征和内耗性能。具体分析了氢对铸态NiTi合金、铸态NiTiCu合金和热处理后NiTi合金组织和性能的影响，并进一步探究了氢影响NiTi基合金内耗的机理。通过研究得到以下结论: 铸态NiTi合金晶粒圆润，分布均匀，晶界明显。经过900℃热处理晶粒得到细化，分布更均匀，晶界更明显。但加入铜之后晶粒粗大，晶界模糊。铸态NiTi合金充氢后晶界处有蠕虫状氢化物Ti2NiH0.5相形成，氢化物沿着晶界生长，导致充氢后晶粒拉长并变得粗大，晶界变得模糊。热处理抑制了NiTi合金的吸氢能力，使得充氢后没有氢化物形成，但晶粒变得粗大的现象更加明显。Cu元素的添加也抑制了NiTi合金的吸氢能力，使得充氢时间达到12h后才有微量氢化物Ti2NiH0.5相形成，且晶粒的尺寸和形状没有明显的变化。 铸态NiTi合金发生一阶段热弹性马氏体相变，在升、降温过程中分别发生逆马氏体相变和马氏体相变。热处理没有改变NiTi合金相变的性质，但抑制了热弹性马氏体相变的可逆性。不同的是，铸态NiTiCu合金发生两阶段热弹性马氏体相变，Cu元素的添加稳定了合金的热弹性马氏体相变。充氢后氢致马氏体的形成促使NiTi合金和NiTiCu合金都发生类似两阶段热弹性马氏体相变，但热处理对氢致马氏体的形成有很强烈的抑制作用。氢致马氏体和氢化物的形成以及间隙中氢原子的跃迁都增加了合金的热滞，抑制了马氏体相变。其中氢致马氏体对热滞的影响比氢化物大，对马氏体相变的抑制作用也比氢化物明显。 铸态NiTi合金的内耗包括位错运动产生的内耗和界面切变滑移产生的内耗。较低的应变振幅下，随着应变振幅的增加界面切变滑移产生的内耗迅速减小。接着位错运动产生由频率决定而与应变振幅无关的弛豫型内耗。当应变振幅大于200×10-6时位错运动发生“雪崩式”脱钉，导致内耗迅速增加。热处理以及添加铜都没有改变NiTi合金的内耗机制，但导致合金的内耗增加、位错脱钉应变振幅减小。弱钉扎点全部脱离导致合金脱钉后有一个应变振幅的平台出现。 氢的加入并没有改变NiTi合金的内耗机制。氢化物粒子的沉淀增强了强钉扎点的钉扎作用，氢致马氏体的形成引起了严重晶格畸变。氢化物和氢致马氏体的形成导致充氢后铸态合金内耗显著增加、脱钉扎应变振幅明显减小。但热处理抑制了氢的进入，使得充氢后内耗的增加不明显。