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为了探明富Ti含量Ti-Ni合金的负热膨胀(NTE)行为规律及揭示其微观机理,并实现制备热膨胀系数(CTE)可控的Ti-Ni合金基复合材料的目标,本论文首先采用真空电弧熔炼法结合快速凝固技术制备出成分介于33.3~50 at.%Ni之间的一系列富Ti含量Ti-Ni合金,研究了吸铸、淬火和退火三种热处理状态下的Ti-Ni合金的NTE行为与成分的关系;随后通过对此三种状态的Ti-Ni合金的相变行为、物相组成的研究,阐明了富Ti含量Ti-Ni合金的NTE行为规律及其产生的本质机理;最后,研究了富Ti含量Ti-Ni合金在循环压缩载荷下的力学性能,并采用粉末烧结法制备出多孔Si C/Ti-Ni和Pb Ti O3/Ti-Ni复合材料。研究结果表明,具有特定成分的富Ti含量Ti-Ni合金在升温和降温过程中呈现NTE行为,其产生原因是Ti-Ni合金中的热弹性正/逆马氏体相变,但所测得的NTE应变远小于最大相变应变的理论计算值。在30~200℃升温过程中,成分位于38~50.1 at.%Ni之间的Ti-Ni合金具有明显的NTE响应,且NTE系数的绝对值和NTE应变都随着Ni含量的升高呈先增大后减小的趋势;当Ni含量为46 at.%,两者同时达到最大值;所研究的其它成分的Ti-Ni合金不具有NTE行为。富Ti含量Ti-Ni合金的NTE响应相对于相变过程具有一定的滞后规律性,表现为NTE区间较相变区间向高温区整体移动了25℃左右。吸铸态、淬火态、退火态的富Ti含量Ti-Ni合金的NTE行为和相变过程随成分变化的规律相似;对于相同成分不同状态的富Ti含量Ti-Ni合金,它们的NTE起始温度(Ts)、结束温度(Tf)和相变起始温度(As)、结束温度(Af)都遵循退火态>淬火态>吸铸态的规律;但对于NTE应变,则表现为退火态<吸铸态<淬火态。富Ti含量Ti-Ni合金在恒应变(4%)循环压缩加载下的最大应力值随Ni含量增加呈先增大后减小的规律,而残余应变则随着Ni含量的增加呈不断增大的趋势。Si C/Ti-Ni复合材料NTE系数的绝对值与Si C含量呈负线性关系,且符合修正后的ROM混合定则。Pb Ti O3/Ti-Ni复合材料的CTE随第二相加入的变化规律与Si C/Ti-Ni复合材料类似。