开题报告--钛镍合金耐磨性试验研究

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1、 毕业论文开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 系系 别别 ： 专专 业业 ： 机械设计制造及其自动化 论 文 题目论 文 题目： 钛镍合金耐磨性试验研究 指 导 教 师指 导 教 师 : 2011 年 01 月 25 日 毕毕 业业 论论 文文 开开 题题 报报 告告 一、钛镍合金发展史 人类最早发现形状记忆效应是在1932年, O lander 在Au2Cd 合金中发现类橡皮效 应, 1949 年苏联Kurdjumov 等人在Cu21417Al2115Ni(质量分数) 合金中发现冷却时马氏 体形成并长大, 加热时马氏体收缩至消失, 发生逆相变。直到1963 年美国海军武器试

2、 验室W 1J1Bueh ler 在T i2N i 等原子比合金中发现了形状记忆效应才引起了人们的注 意。T i2N i 合金的真正应用是在20 世纪70年代, 是Raychem 公司制造的“Croyf it” 连接套管, 这一应用已经超出了Bueh ler 发现的“N iT ian l”范围。因为, 该套管 已具备了低温相变特性, 进一步研究还发现T i2N i 合金除具有记忆效应外, 还具有高 比强、高疲劳寿命、高阻尼、耐蚀、耐磨等特性。 钛镍合金虽然其价格较贵, 也较难加工,但应用仍十分广泛, 主要原因是: 具 有优良的形状记忆和超弹性, 单程形状记忆效应和超弹性均可达到8% , 双程形

3、状记忆 效应稳定性好, 当应变小于1% 时, 双程记忆循环次数可达几百万次; T i2N i 合金具 有比较好的机械性能, 本质晶粒度很细小, 可以被加工成很细小的丝材和薄板( 100 Lm) , 而Cu 基记忆合金的极限尺寸为200 Lm; T i2N i 合金具有很好的抗腐蚀性和生 物相容性,符合医学应用要求, 其生物相容性优于不锈钢, 与纯钛相近。 二、钛镍合金的国内外研究现状 20 世纪70 年代以来, 形状记忆合金的发展非常迅速, 美国、日本等相继大量投 入,并有大量的文献报道。研究领域包括熔炼、加工、热处理、记忆训练等诸方面。公 开的专利就有上万件, 合金的种类已达几十种之多,其中

4、T i2N i 合金由于具有以上介绍 的优良性能, 因此倍受人们的青睐, 也是研究最早、最充分的形状记忆合金。美国是最 早开展T i2N i 合金研究的国家。主要研究单位有能源部、宇航局及海军作战研究中心、 IAM 公司、Raychem 公司、加利福尼亚大学等。应用已涉及宇航、潜艇、生物医学及家 用电器等, 最近, 又有消息报道在常规兵器上使用了形状记忆合金部件。 在欧洲T i2N i 研究主要集中在德国。德国1971 年开始探索其机理及应用。1976 年Krupp 研究院研制 了用于卫星装置的闭锁2松开机构和跟踪机构。至今, 这项跟踪机构已连续运行200 万 周无故障。1980 年研制出带有

5、积分跟踪机构的循环系统组件, 其功率大, 结构简单, 且可靠性好。研制的形状记忆传动器还用作旋转卫星天线跟踪机构。此外, 还研制出形 状记忆小型发电机, 它可利用废水废气的热能使之转化为电能。1989 年起在种植体方 面也有应用, 取得了良好效果。 英国Delta 公司也能批量生产形状记忆合金用于自控元 件及工业设备。我国从1977 年开始T i2N i 合金研究, 已有20 多年的历史。研究单位 包括哈尔滨工业大学、北京有色金属研究总院、上海钢研所、天津冶金材料研究所、西 北有色金属研究院、 大连理工大学、 华南理工大学、 上海交通大学等几十个单位和院校。 研究可大致分为三个阶段:(1) 1

6、978 年 1986 年, 主要从事形状记 忆效应、超弹性、生物相容性等基础研究, 取得了很多科研成果, 为以后的应用开发奠 定了基础;(2) 1987 年 1997 年, 主要开展应用研究, 材料的研制单位和应用单位加 强联合, 开发实用化技术, 生产技术逐渐成熟, 产品性能趋于稳定, 产量提高, 尤其 是深加工技术得到明显改进, 产业化条件日趋成熟;(3) 1998 年至今, 市场已经形成, 并很快吸引了一批综合实力优越的公司开始专业化生产。 三、钛镍合金的摩擦性能 由于 Ni2Ti 合金具有马氏体相变的特性以及较小的弹性模量， 从而使其表现出较好 的弹性形变协调能力，进而影响其耐磨性能。研究表明，与典型的耐磨材料相比，Ni2Ti 合金具有更加优异的耐磨性，可成为摩擦部件的良好选材，具有很好的工业应用前景。 对 Ni2Ti 合金耐磨损性能的研究已经有 10 多年历史了，目前国际上对近等原子比 Ni2Ti 合金的磨损行为进行了大量的研究。证明 Ni2Ti 合金具有良好的耐磨损性能。 四、用钛镍合金提高零件的耐磨性 钛镍合金作为一种性能优异的钛合金，具