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钛系形状记忆合金因其良好的变形能力、耐腐蚀性、生物力学稳定性以及良好的生物相容性等特点,在生物医学、航空和航天领域已得到广泛应用。近年来,Ti-Ni、Ti-Nb系合金的形状记忆效应及其超弹性是材料科学领域的研究热点之一。要获得高性能的Ti系形状记忆合金,在关注其形状记忆效应的同时,还需调控制备工艺以获得优异的力学性能。由于具有升温速度快、烧结温度低、烧结时间短、生产效率高等优点,放电等离子烧结(SPS)是一种适合制备超细晶/细晶合金的材料制备工艺。有鉴于此,本文将Ti-Ni、Ti-Nb系合金作为研究对象,以放电等离子烧结(SPS)、铸造法作为制备工艺,结合DSC、XRD、SEM、TEM等多种材料分析方法和测试技术对Ti系合金的相组成、微观结构、及其力学性能进行了系统的研究,旨在探索具有优异力学性能形状记忆合金的较最佳成形方法及制备工艺,为今后形状记忆合金方面的研究提供一定的理论指导及实验依据。首先,将Ti49.8Ni50.2-xCux(x=0,2.5,5,7.5)合金粉末进行60h机械球磨,通过DSC及XRD测试分析,确定其已接近完全非晶态,终态粉末平均颗粒尺寸为20μm。选取x=5及x=7.5两种合金,对其晶化动力学和晶化机制进行了研究,结果表明:x=7.5的合金晶化所需的形核能以及晶粒长大所需的能量均高于x=5的合金粉末,表明x=7.5的合金粉末具有更好的热稳定性;通过计算得出x=7.5的合金粉末的平均Avrami指数n=2.13,而x=5的合金粉末平均n=2.46,n值的降低意味着形核率的降低。随后,研究了SPS制备的Ti Ni Cu系块状合金的组织结构与力学性能。结果表明:通过SPS制备的Ti49.8Ni45.2Cu5合金具有更加优异的力学性能,其断裂强度为2372MPa,断裂应变达到17%,而其他合金都属于脆性断裂。断裂方式与其微观结构密切关联,连续的基体及均匀分布的第二相是促成优异力学性能的主要原因。其后,将SPS与铸造法制备的Ti49.8Ni50.2-xCux合金在900℃进行热处理,并其分别进行了DSC、SEM及EDX测试的对比分析,研究表明Ti49.8Ni50.2合金的记忆效应发生了明显变化。原始烧结态合金的相变峰不太明显,而经SPS热处理后,Ti49.8Ni50.2合金中的相变峰变得非常明显,其转变滞后为12℃;且热处理后合金中Ni Ti2相大幅减少,同时又析出了Ni4Ti3相;而同成分的铸造态合金经热处理后,随着热处理温度的升高,其Ms逐渐下降,而As基本保持不变,这主要是由于沉淀相的析出改变了基体化学成分,进而引起相变点变化所致。最后,研究了热处理工艺对SPS制备的Ti-24Nb-x Zr(x=0,2,6)块状合金相组成、超弹性及力学性能的影响。结果表明:Ti-24Nb-6Zr块状合金具有优异的力学性能,其屈服强度为1733MPa,压缩断裂强度为2680MPa,断裂应变为43%;烧结态合金经热处理后,在前几次的循环试验中基本可以完全回复,且Ti-24Nb-6Zr块状合金可以同时获得2.56%的超弹性应变,且此时的可恢复应变为6.89%;在600℃时效1h,Ti-24Nb-x Zr(x=0,2,6)块状合金可获得较好的超弹性,且Ti-24Nb-6Zr块状合金可获得1.85%的超弹性应变及5.58%的可恢复应变。