论文部分内容阅读
Ti3Sn金属间化合物由于脆性大而很少被问津,虽于2010年被发现具有优异的阻尼特性,但微观机制尚悬而未决。已探明,TiNi记忆合金是具有高阻尼特性的马氏体相变材料,若基于相变增塑或孪晶增塑理论,将TiNi记忆合金作为脆性Ti3Sn的增塑剂,获得的复合材料可望具有高阻尼与合适塑性。为此,文本对Ti3Sn的高阻尼微观机制及TiNi/Ti3Sn原位复合材料的功能与结构特性进行了初步探索。 本文基于液-固过共晶相变成分设计与真空电弧熔炼,制备了TiNi/Ti3Sn原位复合材料与Ti3Sn。采用同步辐射变温XRD技术,首次证实了Ti3Sn具有热诱发可逆相变,首次发现了其具有应力诱发相变。采用TEM系列倾转法及XRD谱线解析与结构精修等方法,首次确定了新相的晶体结构为正交结构,空间群为Cmcm,单胞参数为:a=5.872A,b=10.372A,c=4.769A,并给出了新相晶胞的原子占位。同时,采用第一性原理计算,发现正交结构Ti3Sn相的形成焓低于六方结构母相的形成焓,表明其相变符合能量最低化原理。 本文采用DMA、TEM及同步辐射原位压缩等先进技术,对Ti3Sn与TiNi/Ti3Sn原位复合材料的阻尼特性、变形行为及微观机制进行了探索。发现Ti3Sn与TiNi/Ti3Sn原位复合材料的阻尼在0℃~-150℃的降温过程中持续升高,其最高阻尼分别为0.2与0.072,并揭示了Ti3Sn的高阻尼源于其可逆相变及内部存在的孪晶和层错等面缺陷。此外,发现Ti3Sn与TiNi/Ti3Sn原位复合材料的断裂强度分别达到700MPa和1.38GPa,压缩应变分别达到16%和29%;并根据后者中Ti3Sn的压缩弹性应变是前者4倍的同步辐射原位压缩测试结果,证实了TiNi记忆合金对脆性Ti3Sn确实起到了增强与增塑作用,保证了TiNi/Ti3Sn原位复合材料兼具高阻尼、高强度及合适塑性。