搜索
毕业设计（论文）论文题目过量Ni元素对钛镍合金的B2-R马氏体相变的影响学生姓名学号所在院系专业班级机械设计制造及其自动化导师姓名职称完成日期摘要钛镍合金的发展进步，直接影响人们在生活中的运用。而人们对钛镍合金的要求会越来越高，人们也会注重钛镍合金本身的性质。在钛镍合金中加入过量Ni来研究Ni在钛镍合金中的作用，从而进一步了解钛镍合金的性质。运用VESTA程序分析了不同Ni含量（0.8%,2.8%,5.6%）对钛镍合金的B2-R马氏体相变的影响。结果表明:当加入过量Ni时，对钛镍合金相变产生一定影响。对钛镍合金而言，其各相变能量随着Ni含量的增加呈增加趋势。同一Ni浓度中，钛镍合金的B2-R马氏体能量相似。进一步研究了在钛镍合金中加入过量Ni对钛镍合金晶体结构、键长、角度的影响。将得出数据制表分析总结，得出结论：在钛镍合金中加入过量的Ni不利于钛镍合金的稳定性。同一Ni浓度中，钛镍合金的B2马氏体比R马氏体相对稳定。关键词：钛；钛镍合金；马氏体相变ExcessiveNielementoftitaniumnickelalloyB2-ReffectofmartensitephasetransformationAbstractTitaniumnickelalloydevelopmentandprogress,adirectimpactonpeopleintheuseoflife.Andpeopleonthetitanium-nickelalloytopaywillbehigherandhigher,peoplewillpayattentiontothenatureoftitanium-nickelalloyitself.TheeffectofNionthetitanium-nickelalloywasstudiedbyaddinganexcessofNiinatitanium-nickelalloytofurtherunderstandthepropertiesofthetitanium-nickelalloy.VESTAprogramisusedtocalculatedifferentNicontent(0.8%,2.8%,5.6%)ontitaniumnickelalloyB2-Reffectofmartensitephasetransformation.RespectivelyfromthenickeltitaniumalloyB2-Rmartensiteenergy,crystalstructure,bondlength,Angleoffourresearchdirectiontostudythepropertiesofthenickeltitaniumalloy,morphologyandstability.Willgetdatatabulationanalysissummary,conclusiontitaniumnickelalloymartensiticB2thanRmartensiteisstable.Keywords:titanium;Titaniumalloy;Martensitephasetransformation目录1绪论....................................................11.１引言...................................................11.2钛镍合金................................................11.2.1钛镍合金的发展........................................11.2.2钛镍合金的应用........................................11.3钛镍合金的马氏体相变....................................21.3.1马氏体相变............................................21.3.2合金元素含量对马氏体相变的影响........................31.3.3马氏体相变对钛镍合金的影响............................32计算分析................................................42.1计算材料与方法..........................................42.1.1计算材料..............................................42.1.2计算方法..............................................43计算过程与结果..........................................73.1Ni对钛镍合金马氏体电荷密度的影响.......................73.2Ni对钛镍合金马氏体能量的影响...........................83.3Ni对钛镍合金马氏体晶体结构的影响.......................93.4Ni对钛镍合金马氏体键长的影响..........................123.5Ni对钛镍合金马氏体角度的影响..........................144结论...................................................15参考文献....................................................16致谢....................................................17附录.....................................错误!未定义书签。1绪论1.１引言钛镍合金是众多记忆合金中最具有实际应用价值的合金,它具有众多优点和奇异的本性,如高的形状记忆效应、高阻尼、耐腐蚀、耐磨、无磁、高强度和高疲劳等性能,形状记忆恢复率高等。而且钛镍合金热加工的性能好,通过在一定温度固溶、时效处理以及加入其它元素时,可以提高钛镍合金的加工性能和形状记忆效应,可广泛应用于航空航天、微电子学、医学等领域。人们研究的合金中所有的合金元素以及杂质都降低了马氏体转变温度,如合金元素Cu,Nb,Fe等。发现在钛镍合金中加入过量Ni(0.8%、2.8%、5.6%浓度)后,大幅度降低了合金的相变温度。本文主要利用VESTA程序分析对分别加入0.8%、2.8%、5.6%Ni浓度的钛镍合金进行研究,分析Ni对钛镍合金相变和物相组成的影响[1]。1.2钛镍合金1.2.1钛镍合金的发展人类最早发现形状记忆效应是1932年。钛镍合金制造困难，成本昂贵。但人们在生活中依旧使用广泛，原因是:钛镍合金有较好的形状记忆功能和超弹性本质；钛镍合金的机械性能相对其他物质较好，本质晶粒度比较细小；钛镍合金有较好的抗腐蚀性与生物相容性,它的这些性质与纯钛相似[2]。最早开始研究钛镍合金的国家是美国。主要研究单位：能源部、宇航局及海军作战研究中心。对于欧洲钛镍合金研究的国家中，德国是领先者。主要研究方向：形状记忆合金自控元件和工业设备。1969年，俄罗斯开始了钛镍合金系统性的研究，进一步了解了钛镍合金的性质。成为国际领先的粉末冶金和多孔钛镍材料制备的国家。1970年，日本开始了钛镍合金材料的研究,成立了钛镍合金用途开发小组。研究单位有20多所，创造了众多实用新型专利项。1977年开始，我们中国开始了钛镍合金的研究，已经研究了30多年。研究部门：哈尔滨工业大学、天津冶金材料研究所、上海钢研所、北京有色金属研究总院、西北有色金属研究院、华南理工大学、大连理工大学、上海交通大学等几十个单位和院校。1.2.2钛镍合金的应用钛镍合金从20世纪70年代开始有了突飞猛进的发展，较快的进入了工业化实用阶段。并且涉及多个领域。钛镍合金的市场状况从研究钛镍合金开始，众多中外专家和学者多年一起研究开发，使钛镍合金的使用从实用化向商品化的转变，市场有了进一步的提升。在20世纪80年代初已经发现了经过约束时效后含有富Ni的钛镍合金具有双向形状记忆效应,被称为具有全方位形状记忆效应的形状记忆合金。钛镍合金的形状记忆和超弹性功能十分稳定,而且加工性、强度、耐蚀性和生体相容性都十分优越,所以已经成为当前唯一广为应用的形状记忆材料。但这种合金成本很高,并且目前尚无与其他材料成熟焊接的技术。如果能开发出能与其他结构材料很好接合的焊接技术,将能有效地降低其实用化成本,并进一步开拓其应用领域[3]。1.3钛镍合金的马氏体相变本文对不同Ni含量钛镍合金的相变进行了分析讨论，分析了Ni浓度含量对钛镍合金相变的影响，不仅可为实际生产提供参考，且分析了不同Ni浓度含量钛镍合金的相变特征，可为钛镍合金的应用提供参考。1.3.1马氏体相变马氏体是在钢中发现的：将钢加热到一定温度后迅速冷却，得到的钢变硬、增强的一种淬火组织。1895年法国人奥斯蒙为纪念德国冶金学家马腾斯，把这种组织命名为马氏体。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变成为马氏体相变。20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征积累了较多的知识，又相继发现在某些纯金属与合金中也具有马氏体相变，比如Ce、Co、Hf、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。常见的马氏体组织有两种类型。中低碳钢淬火获得的板条状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得的针状马氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之间互成60°或120°角。马氏体转变是在一定温度范围内进行的，当温度达到一定温度以下，立即有部分奥氏体转变为马氏体。板条状马氏体有很高的强度和硬度，较强的韧性，能承受一定程度的冷加工；针状马氏体又硬又脆，无塑性变形能力。马氏体转变速度快，转变时体积会产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢要及时回火，防止应力开裂。马氏体相变是具有体积效应和热效应，其相变过程是先形成核心，然后长大。但核心如何形成，又如何长大，目前是没有完整的模型。马氏体长大的速率一般较快。人们推想过母相中的晶体缺陷（如位错）的组态对马氏体形核具有影响，但是目前实验技术还无法观察到相界面上位错的组态，所以对马氏体相变的过程，暂且不能窥其全貌。其特征概括如下：马氏体相变是无扩散相变之一，相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相（马氏体）承袭了母相的化学成分、晶体缺陷和原子序态。马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移,这种位移是切变式的。原子位移的结果产生点阵应变(或形变)。这种切变位移不但使母相点阵结构改变，而且产生宏观的形状改变。这种形状改变称为不变平面应变[4]。1.3.2合金元素含量对马氏体相变的影响钢中马氏体机械性能的显著特点是：高硬度和高强度。马氏体的硬度主要取决于马氏体的碳元素含量。马氏体的硬度随含碳量的增加而升高，当含碳量达到0.6%时，淬火钢硬度接近最大值，含碳量进一步增加，虽然马氏体的硬度会有所增加，但由于残余奥氏体数量增加，反而使钢的硬度下降。合金元素对钢的硬度关系不大，但可以提高其强度。马氏体具有高硬度和高强度的原因是多方面的，其中主要包括固溶强化、相变强化、时效强化以及晶界强化等。所以本文研究分别添加0.8%、2.8%、5.6%浓度的Ni对钛镍合金马氏体相变的影响,分析Ni元素含量对钛镍合金相变和物相组成的影响。1.3.3马氏体相变对钛镍合金的影响近年来对马氏体相变的研究，从表象逐步深入到相变的本质，但是对一些根