【摘 要】
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过渡族金属由于独特的价电子结构,因而具有多样的物理和化学特性,其中形状记忆效应就是其具有的一种特殊物理性能,近年被广泛研究。在众多过渡族金属基形状记忆合金中,Ti-Ni-Zr合金因其马氏体转变温度高、温度响应范围宽和超弹性应变强而备受关注。近年来,随着形状记忆合金在微型传感器、微型飞行器和人工生物材料等领域应用需求的增加,发展面向未来特种应用领域,如适应高盐、高湿等极端环境下高抗腐蚀的形状记忆合金
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过渡族金属由于独特的价电子结构,因而具有多样的物理和化学特性,其中形状记忆效应就是其具有的一种特殊物理性能,近年被广泛研究。在众多过渡族金属基形状记忆合金中,Ti-Ni-Zr合金因其马氏体转变温度高、温度响应范围宽和超弹性应变强而备受关注。近年来,随着形状记忆合金在微型传感器、微型飞行器和人工生物材料等领域应用需求的增加,发展面向未来特种应用领域,如适应高盐、高湿等极端环境下高抗腐蚀的形状记忆合金新体系变得至关重要。然而目前针对材料成分对耐腐蚀性的影响研究多为一元或二元体系,对于三元及以上的材料研究工程量浩大,尚缺少系统研究。高通量实验是近年提出的一种材料研发新技术,可以极大地加速材料研发效率,其核心包括高通量制备与高通量表征两方面。前者在材料制备阶段,将多组分材料规律性地制备在一个基底上,制成高通量组合材料芯片;后者则是借助并行或串行快速测试方法对高通量组合材料芯片进行连续扫描或多通道并行快速表征。本文基于高通量实验方法对Ti-Ni-Zr合金进行研究,主要研究内容包括以下几个方面:1、基于磁控溅射制备工艺发展了一套Ti-Ni-Zr组合材料芯片制备工艺,实现了18×18的样品制备,并针对相邻样品单元之间相互影响的问题,设计了光刻掩模结合移动物理掩模的分立样品制备工艺,可实现324个样品单元相互间隔0.268mm的独立分区。2、提出一种电阻测量和形貌分析相结合的非电化学高通量方法,对合金耐腐蚀性能进行评价,并通过电化学测试方法放大验证,证明基于非电化学的耐腐蚀性能评价方法准确可靠。3、基于非电化学高通量腐蚀性能评价方法,研究了Ti-Ni-Zr合金组成成分-结构演化-耐腐蚀性之间的关联关系,并且筛选出具有最佳耐腐蚀性的Ti-Ni-Zr合金成分。结果表明,在700℃的结晶热处理温度下,Ti（10 at.%-95 at.%）-Ni（90 at.%-5 at.%）-Zr（<25 at.%）成分的合金具有更好的耐腐蚀性能。4、研究了不同成相温度对Ti-Ni-Zr合金的晶体结构和耐腐蚀性能的影响。结果表明,较高的热处理温度有利于合金材料体系的晶粒细化,而细化后的晶粒可以形成更加致密的表面钝化膜,从而提高材料的耐腐蚀性能。
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