CuZnAl形状记忆合金时效过程研究

铜基形状记忆合金的时效是影响其应用的关键之一。对ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金 时效过程的研究表明：在 ２９３～３７３Ｋ温度范围内时效，随时效温度的提高．马氏体 相向母相转变的温度变化值减小．时效作用减弱；母相保温可使相变点稳定；造成 ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金时效的一个重要原因是淬火过饱和空位的偏聚。     

Cu-14Al-4.2Ni合金的热弹性马氏体相变特性

本文采用高温X-射线衍射线形分析和电阻测量研究Cu-14 Nl-4.2Ni合金的形相变,发现其转变特性和马氏体亚结构与热处理条件密切相关。马氏体的X-射线衍射形峰线宽化值与黑色金属中马氏体的这一数值很接近;相变引起母相中位错的产生。反复相变及时效可使马氏体稳定化;室温下,时效应可以恢复,而累积的循环效应不能得到恢复。     

热处理对CuAlNiMnTi形状记忆合金相变滞后的影响

用电阻法、金相分析、电镜分析及Ｘ射线衍射等研究了热处理对ＣｕＡｌ－ＮｉＭｎＴｉ形状记忆合金相变滞后（Ａｆ—Ｍｓ）的影响．研究结果表明：淬火合金时效处理时，相变点急剧下降，时效初期相变滞后明显增大，后趋于稳定．淬火合金６００℃中温处理时，相变点下降，相变量减小．而热弹性马氏体相变类型则从Ｉ型转变到Ⅱ型，然后再转变到Ｉ型；伴随着热弹性马氏体相变类型的变化，相变滞后开始降低，然后增加．这是因为时效处理时析出ＮｉＡｌ基相，中温处理时析出ａ相所致．     

时效对Cu-Zn-Al-B形状记忆合金的影响研究

本文研究了淬火后在75～250℃的时效对Cu-26.23Zn-3.92A1-0.033B(wt.%)形状记忆合金的马氏体相变和形状记忆效应的影响。电阻测量发现,时效导致M_s点下降。这种影响的原因与时效过程中β_1母相内进行的a_1贝氏体的脱溶过程密切有关。由M_s 点与时效温度和时间的关系图求得导致M_s 点下降的热激活过程的激活能约为52—59kJ/mol。在a_1贝氏体析出前,上述时效对应力诱发马氏体的临界应力——σ~(P→M)、单向和双向形状记忆效应等均无明显影响。     

Au-Cu-Al合金相变的内耗

利用内耗方法分别对淬火态和时效态Au7Cu5Al4合金的相变过程进行了研究,分析了2种状态马氏体相变的差异.结果表明：淬火态与时效态Au7Cu5Al4合金的马氏体相变开始温度分别为-2.7和13.8 °C;根据驰豫内耗峰信息得出其晶界驰豫激活能分别为131.5和93.0 kJ/mol,反映了时效前后Au7Cu5Al4合金有序度的差异,即淬火态Au7Cu5Al4合金母相在室温下主要为B2结构,而时效态合金为L21有序结构.     

真空热处理对Ni-Mn-Ga形状记忆合金马氏体相变的影响研究

采用甩带的方法制备出Ni-Mn-Ga合金薄带,研究了真空热处理对合金薄带马氏体相变的影响规律.研究结果表明:随着真空热处理800℃下保温时间的延长,合金的结晶化程度,结晶组织有序化、均匀化不断改善,相变驱动力增大,马氏体相变及逆相变过程明显.室温XRD的结果也表明热处理后的Ni-Mn-Ga甩带样品的为7层四方调制结构和母相共存的组织,与DSC的测试结果相吻合,随着热处理时间的延长,XRD的衍射图谱主要衍射峰随之增强.     

深冷及回火处理对高速钢M42组织和力学性能影响

采用金相显微镜、扫描电镜及硬度仪,研究了-196℃深冷处理与常规热处理工艺组合对M42高速钢微观组织及硬度的影响,所采用的组合工艺包括:淬火+深冷处理,淬火+深冷处理+回火,淬火+回火+深冷处理.结果表明:淬火后深冷处理24h的工艺能明显细化晶粒,提高M42高速钢的硬度,促进残余奥氏体向马氏体转变及碳化物析出并弥散分布,并改变了马氏体的形态.在回火前对M42钢进行深冷处理可降低二次硬化回火温度,峰值温度由525℃降至450℃,硬度值为998.2HV,较未深冷处理提高了5.0%.回火后深冷处理工艺对M42高速钢组织及硬度的影响不明显.     

Ti-50Ni激冷合金薄带的组织、相变和形状记忆行为

用熔体激冷法制备了Ti-50Ni合金薄带,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、示差扫描量热仪和弯曲试验研究了Ti-50Ni激冷合金薄带的显微组织、相组成、相变和形状记忆行为。结果表明,铸态和退火态Ti-50Ni激冷合金薄带都具有良好的形状记忆效应,其显微组织呈树枝状,由马氏体和母相组成,冷却时都发生A→R→M二阶段相变,加热时铸态和400~500℃退火态激冷合金薄带发生M→R→A二阶段相变,550~600℃退火态则发生M→A一阶段相变。随退火温度升高,马氏体逆相变温度T_A、R正相变温度T_R、R逆相变温度T_(Rr)和马氏体相变热滞△T_M升高,马氏体正相变温度T_M和R相变热滞△T_R降低。     

热处理对NiAlMn高温形状记忆合金相变行为的影响

研究了热处理和热循环Ni－Al－30Mn高温形状记忆合金相变行为的影响。结果表明：（1）在600－1100℃固溶淬火时，随固溶温度升高，该合金的马氏体相变温度升高；在1000℃固溶淬火后，马氏体相变开始温度和马氏体逆相变结束温度为分别为465℃和549℃，（2）在1000℃固溶处理处理和400℃时效处理后，该合金可获得良好的相变特性；热循环使相变行为的稳定性提高。（3）该合金的淬火组织由马氏体和γ相组成，其中马氏体的体积约占60％，马氏体的硬度高于γ相，时效处理后合金的相组成未变，硬度有所增加。     

热处理对复合稀土CuZnAl形状记忆合金性能的影响

采用电阻法、X射线衍射、透射电镜等方法研究了热处理工艺对含复合稀土CuZnAl形状记忆合金的影响。试验结果表明，加入复合稀土以及采取合理的热处理工艺(820℃-800℃保温15min室温油淬 150℃时效150min 50℃水保温10min)，可以获得以马氏体为主的形状记忆合金，同时合金的相变热滞最小。X射线衍射及微观分析结果表明，时效温度在150℃时的试样中的马氏体有序度较高，时效温度在200℃时，合金中马氏体板条中均衡的层错亚结构遭到破坏，形成大量的位错，时效温度达到250℃时，合金已发生了贝氏体转变。     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立了铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学,为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出了含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法,以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式,对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程,显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量,这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力学研究显示：钢经淬火后,再进行等温处理以形成很少量的等温马氏体,再作回火,提高钢件的尺寸稳定性（经1000d后与淬火-回火比较,在接触疲劳寿命并不降低的条件下（达34%。研究了Ni-Ti、Cu-Zn-Al、Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷的马氏体相变及其逆相变特征,揭示了影响这些材料形状记忆效应（SME）的一些因素,并指出了改善SME的途径,有利于这些材料的开发应用。贝氏体相变的热力学研究,观察到生长台阶,母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果,均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入阻碍Zn和Al扩散的合金元素可能提高形状记忆使用寿命。揭示CeO2-ZrO2中存在贝氏体相变,并与其出现脆性有关。Cu-Zn中β相有序化研究对有序化合金的应用具有实际意义。三元合金spinodal分解判据的建立,对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发颇具价值。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤立子于相变的形核-长大模型初见成效。     

X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢中的马氏体相变过程

通过膨胀试验研究了X12CrMoWVNbN10-1-1铁素体耐热钢在不同奥氏体化条件下的马氏体相变过程.结果表明:在温度1010~1 200℃奥氏体化15 min条件下,马氏体相变的开始温度点Ms与结束温度点Mf随着奥氏体化温度的增加而升高;在1070℃奥氏体化时,Mf随奥氏体化时间的延长而升高,而在奥氏体化时间小于3 h时,随着奥氏体化时间的增加,Ms上升,在奥氏体化时间超过3 h后,Ms稳定在460℃左右;根据膨胀曲线拟合得到在1070℃奥氏体化保温不同时间条件下的马氏体相变动力学方程.     

Ni3Ta合金的微观组织结构和相变特性

采用光学显微镜、背散射电子图像、X射线衍射、电子探针、差示扫描量热法和透射电子显微镜研究了Ni2Ta合金的微观组织结构和相变特性.结果表明:Ni2Ta合金在经过1 200 C保温4h的热处理后,主要由大量Ni2Ta相和少量Ni2Ta析出相组成,其中Ni2Ta相有单斜和四方两种结构.单斜Ni2Ta相为典型的细小板条状马氏体形状,其板条宽度为0.1～0.3μm,且存在以(001)晶面为孪品面的典型孪品结构.Ni3Ta合金在升温和降温过程中存在单斜Ni2Ta相和四方Ni3Ta相的可逆相变,相变开始温度分别约为310和245℃.另外,在升温过程中还存在单斜Ni3Ta相向正交Ni3Ta相的转变,其相变开始温度约为310℃,但降温过程中并不存在由正交Ni3Ta相到单斜Ni3Ta相的逆转变.     

Electrochemically induced annealing of stainless-steel surfaces

Modification of the surface properties of metals without affecting their bulk properties is of technological interest in demanding applications where surface stability and hardness are important. When austenitic stainless steel is heavily plastically deformed by grinding or rolling, a martensitic phase transformation occurs that causes significant changes in the bulk and surface mechanical properties of the alloy. This martensitic phase can also be generated in stainless-steel surfaces by cathodic charging, as a consequence of lattice strain generated by absorbed hydrogen. Heat treatment of the steel to temperatures of several hundred degrees can result in loss of the martensitic structure, but this alters the bulk properties of the alloy. Here we show that martensitic structures in stainless steel can be removed by appropriate electrochemical treatment in aqueous solutions at much lower temperature than conventional annealing treatments. This electrochemically induced annealing process allows the hardness of cold-worked stainless steels to be maintained, while eliminating the brittle martensitic phase from the surface. Using this approach, we are able to anneal the surface and near-surface regions of specimens that contain rolling-induced martensite throughout their bulk, as well as those containing surface martensite induced by grinding. Although the origin of the electrochemical annealing process still needs further clarification, we expect that this treatment will lead to further development in enhancing the surface properties of metals.     

马氏体相变的一维金兹堡—朗道理论

改进了Falk提出的马氏体相变的一维金兹堡-朗道理论，在体系自由能中加入了马氏体周围母相的应变能，由此推出了一个4阶金兹堡方程，其中有约化温度t与约化母相弹性模量P两个重要参数。方程的两类解分别代表表面马氏体和孪晶马氏体的形核。两种马氏体的形成与参数t和P密切相关：当固定P而降低t时，表面马氏体将先于孪晶马氏体出现；当固定t而增加P时，孪晶马氏体形成的超始温度下降。按此修正G-L理论所得到的解比Falk的解更符合实际马氏体相变的形核过程。     

Ga对β基Co-Ni-Al铁磁性形状记忆合金马氏体和磁性转变的影响

借助光学金相、示差热分析、振动样品磁强计和x-射线能谱分析等分析方法，研究Ga含量对Co41Ni32-Al27-xGax合金马氏体相变和Curie点的影响。研究结果表明：合金马氏体相变温度与Ga含量成正比，在1573和1623K淬火时，X增加1，马氏体相变温度提高25K，但Ga含量对Curie点影响不大；在1573K淬火时，具有高有序度的马氏体相比B2结构相的Curie点高32K，说明结构有序度对Curie点影响较大；淬火温度升高会显著提高合金的马氏体相变温度和Curie点，当淬火温度从1573K升高到1623K时，马氏体相变温度升高43～69K，Curie点平均升高41K；随着Ga含量的增加，合金的熔点降低，在1623K淬火时Co41Ni32Al18Ga9合金发生部分熔化。     

Ni48.7Mn30.1Ga21.2铁磁性形状记忆合金的显微组织和相变行为

本文主要研究了Ni48.7Mn30.1Ga21.2铁磁性形状记忆合金的相变行为和显微组织。XRD结果表明：室温下合金为5M马氏体和母相共存,金相结果表明合金的显微组织为双相组织,在母相的晶粒中存在少量的马氏体片,合金的室温微观断口形貌表明该合金为典型的沿晶断裂,DSC结果表明该合金在升降温过程中发生了一步马氏体正逆相变。     

新热处理工艺对低碳Nb-Ti微合金钢组织性能的影响

采用不同的新淬火工艺路径,研究再加热温度和弛豫过程对低碳Nb-Ti微合金钢组织性能的影响.结果表明,试样经再加热后直接淬火时,随着再加热温度的升高,析出物数量迅速下降,尺寸增加且分布更加不均匀,且马氏体板条束增大,板条宽度减小;当再加热温度为850℃时,试样经弛豫至700℃后再淬火时,其析出物数目与直接淬火相比减少,平均尺寸增加且分布更加不均匀.当再加热温度为900℃经弛豫至700℃后再淬火时,Nb-Ti碳氮化物大量在原有析出物表面进一步析出;钢材最佳再加热温度为900℃,且空冷20s时抗拉强度达到最大值,抗拉强度可提高24MPa.     

Martensitic stabilization and defects induced by deformation in TiNi shape memory alloys

Martensitic stabilization caused by deformation in a TiNi shape memory alloy was studied. Special attention was paid to the deformed microstructures to identify the cause of martensitic stabilization. Martensitic stabilization was demonstrated by differential scanning calorimetry for the tensioned TiNi shape memory alloy. Transmission electron microscopy revealed that antiphase boundaries were formed because of the fourfold dissociation of [110]_B19’ super lattice dislocations and were preserved after reverse transformation due to the lattice correspondence. Martensitic stabilization was attributed to dislocations induced by deformation, which reduced the ordering degree of the microstructure, spoiled the reverse path from martensite to parent phase compared with thermoelastic transformation, and imposed resistance on phase transformation through the stress field.