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1、碩士學(xué)位論文鎳鈦合金微米纖維的制備與彈熱性能研究PROCESSINGANDELASTOCALORICEFFECTSINNi-TiALLOYMICROWIRES商成哈爾濱工業(yè)大學(xué)2017年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào):TB381學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書分類號(hào):669.2密級(jí):公開工程碩士學(xué)位論文鎳鈦合金微米纖維的制備與彈熱性能研究碩士研究生:商成導(dǎo)師:張學(xué)習(xí)教授申請(qǐng)學(xué)位:工程碩士學(xué)科:材料工程所在單位:材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期:2017年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:
2、TB381U.D.C:669.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPROCESSINGANDELASTOCALORICEFFECTSINNi-TiALLOYMICROWIRESCandidate:ShangChengSupervisor:Prof.ZhangXuexiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsEngineeringAffiliation:Sch
3、oolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence:June,2017Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要NiTi合金具有超彈性應(yīng)變大、相變溫度可調(diào)、工程應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn);在彈熱性能方面,相比于其它的材料,NiTi合金的絕熱溫變和等溫熵變都比較大。針對(duì)固體制冷小型化及塊體材料傳熱難的研究背景,本文采用冷拉拔方法制備了直徑30μm-130μm的
4、NiTi合金纖維,并采用化學(xué)腐蝕制備骨頭狀微小試樣,系統(tǒng)研究超彈性訓(xùn)練、熱處理及纖維直徑對(duì)NiTi合金纖維超彈性及彈熱效應(yīng)的影響。制備的NiTi合金纖維直徑均勻、試樣的腐蝕區(qū)與未腐蝕區(qū)過渡圓滑。對(duì)冷拉拔態(tài)NiTi合金纖維進(jìn)行了450℃不同時(shí)間的熱處理,熱分析(DSC)結(jié)果表明,由于冷拉拔態(tài)NiTi合金纖維內(nèi)部缺陷導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力,纖維的馬氏體相變受到抑制。熱處理后,由于缺陷回復(fù)和應(yīng)力場(chǎng)消失,NiTi合金纖維出現(xiàn)馬氏體相變,且隨著時(shí)間的延長(zhǎng),NiTi合金纖維逐漸出現(xiàn)了R相變,并且馬氏體相變逐漸與R相變
5、分離。利用透射電鏡(TEM)分析熱處理狀態(tài)的NiTi合金纖維的顯微組織,發(fā)現(xiàn)NiTi合金纖維的晶粒尺寸約為30nm,沒有觀察到析出相。為了提高NiTi合金纖維的超彈性穩(wěn)定性,在進(jìn)行超彈性測(cè)試之前進(jìn)行訓(xùn)練是必要的。經(jīng)過超彈性訓(xùn)練后,NiTi合金纖維具有小且穩(wěn)定的臨界應(yīng)力、小的應(yīng)力滯后和小的殘余應(yīng)變。未經(jīng)訓(xùn)練的NiTi合金纖維的等溫熵變?cè)跍囟壬哌^程中從約60J/(Kg·℃)減小到約40J/(Kg·℃),而經(jīng)過訓(xùn)練纖維的等溫熵變一直穩(wěn)定在40J/(Kg·℃)。另外,熱處理會(huì)影響NiTi合金纖維的超彈
6、性和彈熱效應(yīng),450℃/90min熱處理的NiTi合金纖維超彈性臨界應(yīng)力和應(yīng)力滯后水平最小,殘余應(yīng)變也較??;450℃/60min和450℃/90min熱處理的NiTi合金纖維具有基本相同的等溫熵變值,約為40J/(Kg·℃),而450℃/120min熱處理的NiTi合金纖維的等溫熵變?cè)跍囟壬哌^程中,從55J/(Kg·℃)衰減45J/(Kg·℃)。纖維的直徑會(huì)影響NiTi合金纖維的性能。NiTi合金纖維的超彈性平臺(tái)應(yīng)變、臨界應(yīng)力、應(yīng)力滯后和等溫熵變均隨著直徑的減小呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì),并在直徑
7、86μm處得到極大值;直徑86μm的NiTi合金纖維的等溫熵變約為60J/(Kg·℃);直徑67、51和33μm的NiTi合金纖維的超彈性訓(xùn)練-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文逐漸開始出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,其累積殘余應(yīng)變不斷增大,特別是直徑為33μm的NiTi合金纖維,無法得到穩(wěn)定的超彈性訓(xùn)練結(jié)果;經(jīng)過訓(xùn)練以后,超彈性完全喪失。關(guān)鍵詞:NiTi合金微米纖維;化學(xué)腐蝕;熱處理;超彈性;彈熱效應(yīng)-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractNiTialloyhastheadvantagesof
8、highsuperelasticstrain,adjustablephasetransformationtemperatureandwideapplicationofengineering.Intermsofelastocaloricperformance,theadiabatictemperaturechangeandisothermalentropychangeofNiTialloyarelargerthanothermaterials.Inthispaper,NiTialloymicrow