ZrCu基记忆合金薄带的晶化与相变行为.pdf

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1、硕士学位论文ZrCu基记忆合金薄带的晶化与相变行为CRYSTALLIZATIONANDPHASETRANSFORMATIONBEHAVIOROFZrCu-BASEDSHAPEMEMORYALLOYMELT-SPUNRIBBONS李丹哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG151学校代码：10213国际图书分类号：621.78密级：公开工程硕士学位论文ZrCu基记忆合金薄带的晶化与相变行为硕士研究生：李丹导师：孟祥龙教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG151U.D.C:621.78DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCRYSTALLIZATIONANDPHASETRANSFORMATIONBEHAVIOROFZrCu-BASEDSHAPEMEMORYALLOYMELT-SPUNRIBBONSCandidate：DanLiSupervisor：Prof.XianglongMengAcademicDegreeAppliedfor：Maste

3、rofEngineeringSpeciality：MaterialsPhysicsandChemistryAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要ZrCu基记忆合金作为一种极具潜力的高温形状记忆合金，其相变温度较高，且可在较宽范围内调节。此外，ZrCu基记忆合金的非晶形成能力很强

4、，ZrCu基记忆合金增塑非晶复合材料，提高了非晶基体的塑性。本文采用单辊甩带法制备Zr50Cu25NixCo25-x(x=5,7.5,10,12.5)合金薄带，研究了合金薄带的晶化行为、组织结构和马氏体相变。制备Zr50Cu25NixCo25-x合金薄带的最佳工艺参数是：喷铸气压为0.04Mpa，铜辊转速为3000r/min，喷嘴与铜辊之间的距离为2mm，圆口喷嘴直径是1mm，喷铸时熔体温度为1160℃。Ni、Co的加入降低了ZrCu合金的非晶形成能力。研究Zr50Cu25NixCo25-x合金薄带的组织

5、结构发现，铸态合金薄带的组织是层状渐变的，沿着合金薄带厚度方向，从接辊面到非接辊面合金薄带的组织是由非晶到非晶基体中包含着纳米晶再到晶体渐变的，完全晶化后可得到均匀组织。不同晶化工艺处理后Zr50Cu25NixCo25-x合金薄带的显微组织都比较细小，大多数晶粒尺寸在50-100nm之间。马氏体形貌都是平行板条状，其结构大多是微孪晶，马氏体板条宽度在2-5nm居多；多数孪晶界面平直，共格关系良好。但由于热应力或变形，偶尔几处界面处出现小台阶。Ni、Co含量和退火温度对Zr50Cu25NixCo25-x合金

6、薄带的组织结构影响显著。分别在460℃、510℃、800℃退火，随着退火温度升高，Zr50Cu25Ni5Co20薄带的室温组织中马氏体逐渐增多，母相逐渐减少，至消失，始终存在第二相。510℃退火后，Zr50Cu25Ni10Co15和Zr50Cu25Ni12.5Co12.5合金薄带的室温组织都是马氏体，都存在(021)Ⅰ型孪晶。Zr50Cu25Ni12.5Co12.5薄带抑制第二相的效果最好。与同成分的块体材料相比，Zr50Cu25NixCo25-x合金薄带的晶粒小得多，使得其相变温度比块体的低。随着Ni含

7、量的增加，Zr50Cu25NixCo25-x合金薄带的相变温度逐渐升高，Zr50Cu25Ni12.5Co12.5合金薄带的Ap达388.9℃。460℃退火后Zr50Cu25Ni5Co20合金薄带中母相在室温下拉伸3%后，研究其微观组织发现，发生了应力诱发马氏体相变，界面处出现了明显的台阶。Zr50Cu25Ni7.5Co17.5合金薄带中马氏体相在室温下拉伸3%后，其马氏体变体之间产生了细小的形变孪晶，孪晶界面附近观察到堆垛层错，生成形变孪晶来缓解应力松弛。关键词：ZrCu基记忆合金薄带；晶化；组织结构；马

8、氏体相变-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractZrCu-basedshapememoryalloysasapotentialhigh-temperatureshapememoryalloy,thephasetransitiontemperatureishigher,andcanbeadjustedwithinawiderange.Inaddition,ithasastrongabilitytoformanamor