燃燒合成多孔NiTi形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)形成機(jī)理研究.pdf

1、本實驗采用燃燒合成法研究多孔NiTi形狀記憶合金，針對Ni-Ti弱放熱體系的特性從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面進(jìn)行了較為全面的研究。根據(jù)熱力學(xué)原理計算了Ni-Ti體系反應(yīng)自由能并繪出了各個可能發(fā)生的反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能變化曲線。通過對理想狀態(tài)下反應(yīng)絕熱溫度的計算，了解體系的預(yù)熱溫度與絕熱溫度和熔化率的關(guān)系。通過非等溫?zé)岱治龇ㄇ笕紵铣煞磻?yīng)體系的動力學(xué)參數(shù)，建立了Ni-Ti反應(yīng)的動力學(xué)方程。 針對NiTi形狀記憶合金的高孔隙率特性，利用自

2、蔓延高溫合成技術(shù)制得高孔隙率的多孔NiTi合金，孔洞成三維貫通結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)燃燒合成NiTi時燃燒波以螺旋方式發(fā)生蔓延，生成物產(chǎn)生分層結(jié)構(gòu)。研究了壓坯壓力、不同Ni的含量、不同Ti粉粒度等工藝參數(shù)對產(chǎn)物組成形貌的影響，從而得出一個較佳的制備條件。 采用淬熄法成功淬熄了NiTi合金。采用xRD、SEM和能譜分析法研究淬熄試樣的相組成及微觀結(jié)構(gòu)變化，探討了其反應(yīng)機(jī)理。提出了燃燒合成NiTi反應(yīng)的轉(zhuǎn)變機(jī)制：擴(kuò)散-溶解-析出機(jī)制。1、當(dāng)溫度

3、較低時，Ni和Ti均為固態(tài)，反應(yīng)通過Ni和Ti的相互擴(kuò)散生成NiTi<,2>相，此即為固-固擴(kuò)散機(jī)制；2、隨著溫度升高，NiTi<,2>溶化相出現(xiàn)，形成(Ni，Ti)NiTi<,2>固溶體，此過程為擴(kuò)散-固溶機(jī)制；3、當(dāng)Ni和Ti原子在液相內(nèi)達(dá)到飽和時，NiTi相從液相中向外析出并長大，此為溶解-析出機(jī)制。 由于反應(yīng)按擴(kuò)散-溶解-析出機(jī)制進(jìn)行，過程的激活能比在單一固態(tài)擴(kuò)散下低的多，所以NiTi的析出反應(yīng)易于進(jìn)行。以上三種反應(yīng)機(jī)制