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1、碩士學(xué)位論文冷拉拔鎳鈦合金纖維馬氏體相變行為和彈熱性能研究RESEARCHONTHEMARTENSITICTRANSFORMATIONANDELASTOCALORICEFFECTSINCOLD-DRAWNNI-TIWIRES朱雪潔哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：TB381學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：669.2密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文冷拉拔鎳鈦合金纖維馬氏體相變行為和彈熱性能研究碩士研究生：朱雪潔導(dǎo)師：張學(xué)習(xí)教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料學(xué)所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位
2、單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TB381U.D.C:669.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEMARTENSITICTRANSFORMATIONANDELASTOCALORICEFFECTSINCOLD-DRAWNNi-TiWIRESCandidate：ZhuXuejieSupervisor：Prof.ZhangXuexiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecia
3、lity：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要NiTi合金具有良好的記憶效應(yīng)、超彈性及力學(xué)性能，是性能最優(yōu)良、應(yīng)用最廣泛的形狀記憶材料。彈熱制冷是利用應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，通過加卸載循環(huán)制冷的新型固體制冷技術(shù)，其中NiTi合金的彈熱性能受
4、到了廣泛關(guān)注。本文采用冷拉拔和焦耳退火相結(jié)合的方法制備連續(xù)、直徑均勻且表面質(zhì)量好的NiTi合金纖維，研究熱處理對纖維成分、物相、顯微組織及馬氏體相變的影響，獲得晶粒尺寸為微米和納米量級的纖維，通過研究其超彈性、雙程形狀記憶效應(yīng)，分析R相變和B19’相變的對應(yīng)的彈熱性能特點(diǎn)。對冷拉拔后獲得的直徑170μm的纖維進(jìn)行熱處理，發(fā)現(xiàn)1000℃固溶60min后晶粒尺寸為5-15μm（微米晶），而冷拉拔后在450℃時(shí)效30-180min后晶粒尺寸為20-40nm（納米晶）。固溶后的纖維在450℃時(shí)效15-2400min，通過差示掃描
5、量熱儀（DSC）分析表明時(shí)效后的微米晶纖維B19’相變溫度隨時(shí)效時(shí)間迅速升高（300min后），相變溫差減?。患{米晶纖維中B19’相變受到抑制，只發(fā)生R相變；隨后納米晶纖維在300℃下低溫時(shí)效60-300min，發(fā)現(xiàn)R相變溫度隨低溫時(shí)效時(shí)間增加而升高，其中時(shí)效60min和120min的纖維中發(fā)生兩步R相變。利用動態(tài)力學(xué)分析儀（DMA）研究NiTi合金纖維中對應(yīng)于R相變和B19’相變的超彈性和雙程形狀記憶效應(yīng)。R相變溫度滯后小于5℃，應(yīng)力滯后小于10MPa，3次超彈性循環(huán)即可獲得穩(wěn)定的超彈性；而B19’相變溫度滯后大于60
6、℃，應(yīng)力滯后大于200MPa，所以R相變較B19’相變具有更高的循環(huán)穩(wěn)定性；R和B19’相變均產(chǎn)生顯著的彈熱效應(yīng)，300MPa應(yīng)力下R相變等溫熵變值約為20J/kg·℃、B19’相變則為60-80J/kg·℃。B19’相變RC值高達(dá)1921.1J/kg，且制冷工作溫度區(qū)間較R相變要寬，但是B19’相變滯后大，其彈熱效應(yīng)可逆性較R相變要差。對納米晶NiTi纖維馬氏體相變和彈熱性能研究發(fā)現(xiàn)，納米晶纖維中不含Ni4Ti3析出相或者含量極低，內(nèi)應(yīng)力場小，R相變和B19’相變所需的驅(qū)動力??；納米晶纖維中析出相含量低，減小了相變時(shí)的
7、彈性應(yīng)變能，因此R相變的對稱性優(yōu)于微米晶纖維；另外納米晶纖維具有較高的屈服強(qiáng)度，其B19’相變超彈性溫度區(qū)間大于70℃、等溫熵變值可達(dá)到80J/kg·℃、制冷工作溫度區(qū)間在30-60℃之間、制冷能力RC值接近2000J/kg，而微米晶纖維中B19’相-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文變超彈性溫度區(qū)間僅有10℃左右，最大等溫熵變值在60J/kg·℃左右，制冷能力RC值不到400J/kg。綜合來看，納米晶纖維的綜合性能明顯優(yōu)于微米晶纖維。關(guān)鍵詞：NiTi合金；超彈性；雙程形狀記憶效應(yīng)；馬氏體相變；彈熱性能-II-哈爾濱工業(yè)
8、大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractNiTialloyisthemostwidelyusedshapememorymaterialwiththemostexceptionalperformanceowingtoitsexcellentshapememoryeffect,superelasticityandmechan
