NiTi纤维增强Ti-Mg系层状复合材料的制备、微结构表征与性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）NiTi纤维增强Ti-Mg系层状复合材料的制备、微结构表征与性能研究硕士研究生：孙宇航指导教师：王振强讲师企业导师：姚春发高级工程师工程领域：材料工程论文主审人：赵成志教授哈尔滨工程大学2018年04月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）NiTi纤维增强Ti-Mg系层状复合材料的制备、微结构表征与性能研究硕士研究生：孙宇航指导教师：王振强讲师学位级别：工程硕士工程领域：材料工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期

2、：2018年04月论文答辩日期：2018年06月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngFabrication,MicrostructureCharacterizationandPropertiesofNiTiFiber-ReinforcedTi-MgLaminateCompositeCandidate:SunYuhangSupervisor:Lecturer.WangZhenqiangAcademi

3、cDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialsEngineeringDateofSubmission:April.2018DateofOralExamination:Jun.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中

4、已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制

5、手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日摘要随着航空航天、汽车等高科技领域的快速发展，单一组分的金属或合金已经不能满足上述领域对其性能的需求，因此金属基复合材料的开发成为当今研究的热点。Mg合金由于具有低密度、高比强

6、度、高比刚度和良好阻尼性能使其具有巨大的应用前景，但其绝对强度较低，制约了使用范围。Ti合金虽然具有高强度等优异性能但因密度较大而受到一定限制。NiTi形状记忆合金不仅具有形状记忆效应、伪弹性，更是一种具有高阻尼性能的智能材料。因此，结合Mg、Ti合金优势并引入NiTi纤维，将获得具有低密度、高强度、高阻尼的结构-功能一体化的金属基复合材料。本文以Ti、Mg合金板、连续NiTi纤维及工业纯Al箔（Ti/Mg连接层）为原材料，通过真空热压烧结法制备了结构为“Ti-Mg(NiTi)Mg-Ti”的Ni

7、Ti纤维增强Ti-Mg系层状复合材料。利用SEM、EDS对不同烧结温度下制备的复合材料进行表征，探究温度对烧结质量的影响，确定最优烧结温度为545℃。研究复合材料中界面处的原子扩散和界面反应。结果表明，Ti/Mg连接层Al箔在制备过程中消失，并在界面处Mg层一侧有Mg17Al12、Al8Mn5、Al13Fe4颗粒物生成，Ti层一侧有~1μm的Al扩散层。引入NiTi纤维后，纤维均匀地排布在Mg层中间，且在NiTi/Mg界面处生成了Al3Ni2等相。对复合材料进行性能测试，研究引入NiTi纤维以及

8、纤维铺排方式对Ti-Mg系层状复合材料的物理、力学、阻尼等性能的影响。利用排水法测量复合材料的密度在2.3-2.4g/cm3之间。利用显微硬度计测试硬度，结果表明引入和不引入NiTi纤维的复合材料的显微硬度均在垂直于叠层方向上呈周期性规律分布。利用万能试验机进行压缩和拉伸试验，对比引入NiTi纤维和改变纤维铺排方式后Ti-Mg系层状复合材料压缩和拉伸力学性能的变化。结果表明，复合材料的抗压性能呈现出各向异性，平行于叠层方向高于垂直于叠层方向。引入纤维后Ti-Mg系层状复合材料的抗压强度和失效应变