题目：热机械处理对TiNi基形状记忆合金相变特性和力学行为的影响

本论文通过对Ti50Ni48Fe2合金进行变形量为50%，60%，70%的冷轧变形及300℃-550℃的退火处理，通过测试合金的相变温度和力学性能，研究了不同的冷轧及热处理方式对Ti50Ni48Fe2合金的微观组织，力学性能，形状记忆效应等性能的影响。与此同时，研究了变形量为50%，60%，70%的冷轧变形及300℃-550℃的退火处理的Ti50Ni48Fe2合金的超弹性，探讨了退火温度、试验温度、织构及室温循环等因素对合金超弹性的影响。同时研究了向Ti50Ni45Cu5合金中添加0at%，0.5at%，1.0at%，1.5at%含量的Co元素，通过测试合金的相变温度，室温显微组织、室温力学性能，系统研究了Co元素对Ti50Ni45Cu5合金的相变特性、微观组织、力学行为等的影响；类似的通过向Ti50Ni45Cu5合金中添加0at%，1at%，2at%，3at%含量的W元素，通过测试合金的相变温度，室温显微组织、室温力学性能，系统研究了W元素对Ti50Ni45Cu5合金的相变特性、微观组织、力学行为和形状记忆效应等性能的影响。

阻温曲线显示，合金冷轧变形量达到50%后，阻温曲线检测不到马氏体相变结束温度（Mf），随着冷轧变形量的增加，合金的相变温度降低，Af由50%冷轧变形量的9℃，降低到70%时的-20℃；随着冷轧后退火温度升高，合金的相变温度随着升高，70%冷轧变形量合金在550℃退火后的Af升高到-8℃。XRD和TEM测试显示，冷轧后合金中引入了大量的位错，同时晶粒得到细化，TEM还显示70%冷轧合金在500℃退火30min后发生了再结晶。合金力学性能随着冷轧变形量的增加得到提高，应力诱发马氏体临界应力σSIM从50%冷轧变形量时的402MPa增加到70%时的667MPa，冷轧后的合金具有很好的形状记忆效应；退火提高了冷轧合金的塑性，冷轧70%后350℃×30min退火合金表现了良好了综合机械性能，其σSIM和断裂延伸率为528MPa，16%。经过70%冷轧合金，350℃退火30min时，合金展现出最佳的形状记忆效应，在6%和8%的应变条件下，形状恢复率都是100%，当施加12%的应变，也有95.7%的形状恢复率。

超弹性测试表明，随着合金冷轧变形量的增加，合金的可恢复应变也越来越大，冷轧变形量合金为50%时，合金的可恢复应变为3.3%，当冷变形量增大到70%，此时最大的可恢复应变为5.5%。经过70%冷轧的合金具有最好的超弹性，并且其超弹性随着退火温度的升高下降，在350℃退火30min时，达到最佳的超弹性，最大可恢复应变为5.8%。TiNiFe合金的超弹性显著依赖于试验温度，在Af以上，试验温度越高合金超弹性越差。轧制方向对TiNiFe合金的超弹性也有很大的影响，沿轧板方向合金具有最佳的超弹性。随着循环加载-卸载次数的增加，应力诱发马氏体临界应力σSIM和应力滞后减少，于此同时超弹性也逐渐稳定。经过350℃退火30min处理的合金在15次加载-卸载循环处理后得到了5%的完全超弹性。

Co元素添加会降低TiNiCu合金的相变点，但是并没有影响到合金的相变滞后，也没有改变合金的相变顺序。Co元素在合金中代替的是Ni元素的位置，不仅仅存在在基体中，还会取代Ni形成Ti2（Ni+Cu+Co）析出相。Co元素的添加对合金的室温力学性能影响不大，对应力诱发马氏体平台及抗拉强度的影响不是很显著，只有稍微的提高，于此同时合金良好的延伸率也得到保持。W元素在TiNiCu中有溶解度上限，当W元素原子百分量达到1%时，就不再溶于基体，而是以W单质的形式析出。添加原子百分数为1%的W元素时，合金的相变点降低，再添加W时，由于达到W的饱和溶解度，合金的相变点基本不变。W元素对合金的力学性能影响不大，室温拉伸应力-应变曲线中应力诱发马氏体平台稍有提高。W的添加能够提高合金的形状记忆效应，在应变同为10%时，W的添加可以使形状记忆效应由87.5%提高到90.8%。