记忆合金加工织构的演变规律及其对恢复性能的影响研究

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Ni47Ti44Nb9合金由于其优异宽滞后特性而被用于制备管接头、紧固件,用于管路、电缆紧固连接,具有抗振动性能高、装卸方便、减轻重量等优点。器件使用性能要求的提高,需要对材料性能进行优化控制。Ni47Ti44Nb9合金加工过程中会形成不同的变形织构,退火时形成再结晶织构,引起性能的各向异性。为了合理利用织构,提高合金性能,需要研究记忆合金加工过程织构的演变规律及其对性能的影响。本文利用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM),对Ni47Ti44Nb9合金铸锭、板材和丝材中基体相的织构及其形成机制进行了系统研究,主要的研究成果为:Ni47Ti44Nb9铸锭组织是由枝晶状的NiTi基体相及由NiTi相与β-Nb相形成的共晶相组成,NiTi基体中Ni/Ti比明显高于β-Nb。铸锭横断面有弱的织构,面取向接近{114}、{112}、{332}、{110}。不同变形量及轧制次数板材冷轧主织构为Y取向线(<111>∥ND)织构,演变趋势为{111}<112>→{111}<110>,{111}<110>是中等变形的稳定织构。二次冷轧可增强板材织构,α取向线(<110>∥RD)上主要织构由{111}<110>延伸到{110}<110>。对具有弱取向铸锭横截面样品,冷轧板材织构演变路径为{111}<112>→{111}<123>→{111}<110>。沿与轧向成0°、45°、90°二次冷轧时,织构为α取向线及最强位置不同的γ取向线织构,90°轧制的取向密度最高,并在γ取向线上整体增强,最强点在(554)[110]、(554)[225]、(556)[51710]。90°四次冷轧最强织构转向{111}<110>Ni47Ti44Nb9合金再结晶织构主要为{111}<110>、{111}<112>,根据再结晶择优形核、择优长大机制解释了Ni47Ti44Nb9合金中{111}<110>和{111}<112>退火织构的形成机理,{110}<110>变形织构对{111}<112>再结晶织构的形成有促进作用。合金板材退火后在厚度方向的织构表现为从板材中心层到表面层整体减弱的趋势,但织构类型基本不变,在0.85板厚位置的织构可代表板材的整体织构。Ni47Ti44Nb9合金板材织构可通过加大变形量、沿90°方向轧制、大变形后退火进行强化。板材优化的轧制工艺是450℃温轧35-45%,总变形量70-90%。Ni47Ti44Nb9合金热锻棒具有<111>丝织构,热拉丝、冷拉丝具有<113>丝织构,55%冷变形丝材NiTi基体相退火织构为<112>丝织构,β-Nb相具有强的<110>丝织构。应用晶格畸变建立的数学模型对Ni47Ti44Nb9合金的恢复应变进行了理论计算及初步验证,恢复应变的理论预测值要明显高于实测值,但变化趋势基本一致,可用于定性预测。具有{111<112>、{111}<110>织构板材的恢复应变随轧向夹角先升高后降低,具有<112>织构丝材的恢复应变高于同取向的板材。
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