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等径角挤压钛镍基合金的力学性能

  等径角挤压TiNi基形状记忆合金的力学性能与挤压工艺参数,如挤压道次和挤压温度等有很大关系。图 5-19所示 为不同挤压道次后TU9.4Ni5().6 合金的应力- 应变曲线[17]。可见,与固溶试样相比,等径角挤压合金表现出更高的屈服强度,并且随挤压道次增加,屈服强度增加,但延伸率减小。这与其他合金体系的结果类似 。等径角挤压与其他变形工艺,如冷乳等相结合可进一步将屈服强度提高至 1.9GPa左右[45]。

  图 5-20给出了不同挤压温度下获得的Ti5a3Ni49.7合金的应力-应变曲线【16]。随挤压温度降低,合金 的 屈 服 强 度 升 高 。这与挤压温度较低,合金的晶粒尺寸较小有关。等径角挤压处理后,合金诱发马氏体相变的临界应力降低 ,屈 服 强 度 升 高 ,导 致 屈 服 强 度 与 诱 发 马 氏 体 相 变 临 界 应 力 之 间 的 差 值 增大 。这有利于提 高合金的 循环稳定 性。比 较 图 5-19与 图 5-20可发现,等径角挤 压 对 诱 发 马 氏 体 相 变 临 界 应 力 的 影 响 不 同 ,这 主 要 和 两 者 的 测 试 条 件 有 关 ,前者在室温测试,试 样 处 于 不 同 的 热 力 学 状 态 ,后 者 为 避 免此问题 ,将测试温度 选 定 在 从 +15°C。

  承 受 拉 伸 变形的等 径角挤压TiNi合金 同样会发生颈缩现象,如图 5-21所 示 [46]。对 图 5-21中的不同区域进行微观组织观察,可发现在 均 匀 变 形 区 域 (a) , 等 径角挤压试 样 表 现 为 单 一 的 B 2 母相(如图 5-22⑷ 所 示 [46]),而 粗 晶 试 样 则 表现 为 B 2 母 相 与 B19'的混合组织。这意味着挤压试样在变形过程中发生应力诱发马氏体相变,在此区域的等径角挤压试样完全回复到B 2 母相,而粗晶试样可能由于变形过程中引入的位错对马氏体有一定的稳定作用,从而部分马氏体不能回复到母相。在颈缩区域,等径角挤压试样几乎全部转变为马氏体,同时含有高密度的位错,如 图 5-22(b)所示 [46]。

  表 5-3结果还表明,超 细 晶 TiNi合金在高温下仍能保持较高的强度。考虑超细 晶 TiNi合金具有髙的晶粒尺寸稳定性,例如,等径角挤压处理的Ti49.2Ni5Q.8合金在 500°C保 温 10h,晶粒尺寸仍小于400nm。这意味着除作为形状记忆合金使用外,超 细 晶 TiNi合金也可作为高温结构材料。

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