高体积分数纳米片层NiTi-NbTi记忆合金复合材料研究

基本信息
批准号:51861011
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:40.00
负责人:姜江
学科分类:
依托单位:江西省科学院
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:罗凤凤,王佳伟,余玖明,付远,刘觐,谌昀,郭炜
关键词:
形状记忆合金复合材料马氏体相变大弹性变形纳米片层NiTiNbTi
结项摘要

Recently proposed Nb nanowire reinforced NiTi shape memory alloy composites have become a hot spot in materials researches, as the embedded nanowire could exhibit an ultra-large elastic strain comparable to that of a freestanding nanowire (4%–7%). The work broke the stereotype that the remarkable properties of the nano reinforced phase cannot be exploited successfully in bulk composites, and proposed that the friendly interface of NiTi is helpful for the nanoreinforcement to exhibit its intrinsic high strength. However, the Nb nanowire fraction in these proposed composites is not more than 25%. It seems not possible to synthesis Nb nanowire composite by further increasing the content of Nb in the as-cast NiTiNb alloy. In this project, a high Nb content NiTiNb alloy was prepared by vacuum induction melting, and a nano lamellae NbTi–NiTi composite was obtained by hot-forging and wire-drawing of the ingot, with ~70% volume fraction of NbTi nano lamellae. Imagine that the Nb nano wires can exhibit an elastic strain of 4%-7% corresponding to a stress up to 4-7GPa, and therefore a bulk composite could exhibit a similar remarkable property due to the significantly high fraction of nano wire. As a result, the aim of this project is to obtain exceptional mechanical property nano composite, with NiTi matrix which could provide a friendly interface to benefit the exhibition of intrinsic high strength in nano reinforced phase, and with high fraction nanoreinforcement which could further improve the translation of high strength from the nano reinforced phase into bulk strength.

NiTi记忆合金基纳米复合材料有利于纳米增强相本征高性能的体现,因而在近年来得到广泛关注。通过塑性变形NiTiNb合金可获得Nb纳米线增强NiTi记忆合金复合材料,然而以往研究中Nb纳米线体积分数较低,进一步增加Nb含量会粗化NiTiNb合金中Nb相的尺寸,不利于纳米线的形成。若能够显著增加纳米增强相的体积分数,宏观复合材料的整体性能就会更接近所复合的单根纳米线的性能。本课题制备高Nb含量的NiTiNb合金,通过锻造拔丝,获得高体积分数纳米片层NiTi-NbTi记忆合金复合材料。用记忆合金作为基体有利于纳米结构相的本征高性能的体现,而高体积分数的纳米结构相则有利于其超常性能在宏观复合材料中体现。通过本课题的研究,有望获得超强性能的宏观材料,这必然有重要的科学意义和广阔的应用前景。

项目摘要

NiTi记忆合金基纳米复合材料有利于纳米增强相本征高性能的体现,因而在近年来得到广泛关注。然而以往报道的NiTi记忆合金/Nb纳米线复合材料,Nb纳米线体积分数较低,进一步增加Nb含量不利于纳米线的形成。本研究显著增加了纳米增强相的体积分数,使宏观复合材料的整体性能更接近所复合的单根纳米增强相的性能。课题制备高Nb (~70 vol.%) 含量的NiTiNb合金,通过锻造拔丝,获得NiTi与NbTi纳米片层交替分布的纳米结构材料。用记忆合金作为基体有利于纳米增强相本征高性能的体现,而高体积分数的纳米结构相则有利于其超常性能在宏观复合材料中体现。该复合材料经历较高温度(~650℃)退火,容易发生吕德斯带型非均匀变形和非均匀相变,屈服平台应力超过1 GPa。而经历较低温度退火(~450℃),则易发生均匀变形和均匀相变,屈服平台应力高达~1.6 GPa。此外,研究发现这种复合材料具有类似于TRIP钢的相变增塑功能特性。本研究另针对中、低体积分数(10-25 vol.%)Nb纳米线增强NiTi复合材料循环变形力学性能的演变进行研究,揭示了NiTi基复合材料吕德斯带型非均匀变形的发生机制,以及循环导致的功能特性发生偏移变化的原理,并解释了适当预变形所产生的耦合内应力如何使材料展现超常准线性超弹特性。项目还针对其他体系记忆合金复合材料(NiTi-W)的变形和相变进行了初步研究。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
4

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

DOI:10.3969/j.issn.1674-0858.2020.04.30
发表时间:2020
5

自流式空气除尘系统管道中过饱和度分布特征

自流式空气除尘系统管道中过饱和度分布特征

DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.12.006
发表时间:2021

姜江的其他基金

相似国自然基金

1

微片层NbTi/TiNi记忆合金复合材料的功能特性研究

批准号:50971133
批准年份:2009
负责人:崔立山
学科分类:E0110
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
2

高体积分数SiCp/Al复合材料铣磨加工工具磨损及表面形成机制研究

批准号:51505434
批准年份:2015
负责人:都金光
学科分类:E0509
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
3

高体积分数氮化硼纳米管宏观集成与定向调控机理及其多功能陶瓷基复合材料研究

批准号:51772310
批准年份:2017
负责人:杨金山
学科分类:E0204
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料的激光诱导纳米钎接机理与工艺研究

批准号:51245008
批准年份:2012
负责人:牛济泰
学科分类:E0508
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目