铁基形状记忆合金及其记忆效应

论述了铁基形状记忆合金的研究进展和记忆效应,对六种铁基记忆合金的特性作了简介。提出了尚待解决的问题和对今后发展的看法。     

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。     

Ni46Mn35Ga19单晶中磁转变和马氏体相变的物理表征及形状记忆效应

NiMnGa是最早发现的铁磁形状记忆合金,是一种新型的形状记忆材料。自发现以来,许多学者对其进行了深入的研究,但对磁转交和马氏体转变共同发生的转变特性却缺乏系统的表征。本文采用多种测量手段,如相变潜热、电阻、交流磁化率和应变测量,对提拉法生长的Ni46Mn35Ga19单晶的磁转变和马氏体相变同时发生的转变行为进行了系统表征;根据合金形状记忆的特点和马氏体变体择优取向的机理,对实验结果进行了分析和讨论。应变测量结果表明,伴随该转变行为,材料展现出应变量达-0．89％的自发双向形状记忆效应和应变量高达-1．90％的磁控形状记忆效应。     

Ni46Mn35Ga19单晶中磁转变和马氏体相变的物理表征及形状记忆效应

NiMnGa是最早发现的铁磁形状记忆合金,是一种新型的形状记忆材料。自发现以来,许多学者对其进行了深入的研究,但对磁转交和马氏体转变共同发生的转变特性却缺乏系统的表征。本文采用多种测量手段,如相变潜热、电阻、交流磁化率和应变测量,对提拉法生长的Ni46Mn35Ga19单晶的磁转变和马氏体相变同时发生的转变行为进行了系统表征;根据合金形状记忆的特点和马氏体变体择优取向的机理,对实验结果进行了分析和讨论。应变测量结果表明,伴随该转变行为,材料展现出应变量达-0．89％的自发双向形状记忆效应和应变量高达-1．90％的磁控形状记忆效应。     

铜基形状记忆合金异常相变内耗的研究

文章研究了Cu-Al-Ni-Mn-Ti多晶形状记忆合金的异常相变内耗。实验结果和理论分析表明,合金的高温相变内耗峰在测量频率较低、马氏体片较多及升温速度较大的情况下,分解为一个"正峰"和一个"倒峰",这种现象是由于2种正、负耗散弹性模量的马氏体变体间相互作用引起的;具有负弹性模量的形状记忆合金能够稳定存在的条件,是需要从环境吸收热量引起熵的增加。     

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。     

Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金在不完全相变过程中的内耗行为研究

文章采用不完全相变内耗(IF)测量法研究了Cu-Al-Ni-Mn-Ti多晶形状记忆合金在热弹性马氏体相变时内耗峰与外界变量(频率、升温速率及不完全相变开始测量温度Ts)的依赖关系。实验结果表明,测量频率小于0.045Hz时,内耗峰分解成双峰(低温PL峰和高温PH峰),随Ts的降低,双峰逐渐合并;PL峰值与频率对数呈现峰形函数关系,随升温速率的增加,PL峰向高频方向移动,相变弛豫时间减小;PH峰值与频率倒数成线性关系,随升温速率的增加,线性斜率变大。     

应力引起的CuAlNi单晶β1→γ1′马氏体相变的实验

在所有发现的形状记忆合金中 ,铜基形状记忆合金的力学性能稳定、生产成本低、加工性能好 ,因此已引起许多研究人员的重视 .据此利用X射线衍射法得到了CuAlNi单晶试样在拉伸方向的晶向 ;运用高分辨率的云纹干涉技术 ,获得了应力引起的CuAlNi单晶形状记忆合金 β1→γ′1相变时的变形场 .相变过程中能清楚地观察到马氏体和奥氏体以及它们界面的移动 .同时云纹干涉法还能够定量得到形状记忆合金相变时马氏体区域和奥氏体区域的应变     

形状记忆合金及机敏复合材料

叙述了形状记忆合金的形状记忆效应机制,并且针对形状记忆合金与其他功能材料复合而成的机敏复合材料,结合作者的研究工作各种复合材料的性能和应用进行了研究讨论。     

如何实现固态材料变形制冷?

固态弹热制冷通过固-固相变潜热的交替吸收和释放实现制冷,具有能效高、温变较大和无制冷剂等特点,是非气-液压缩制冷首选技术.本文概述弹热效应的制冷机理及测量方法,归纳总结镍钛基、铜基、铁基和哈斯勒型形状记忆合金体系作为弹热制冷材料的研究现状、潜力和现尚存问题,并对形状记忆合金弹热制冷材料的应用前景进行展望,以期为固态弹热...     

Fe-基形状记忆合金不同预应变量下的正电子湮没寿命谱研究

利用正电子湮没寿命谱研究了几种不同成分Ｆｅ基形状记忆合金预应变过程中缺陷结构的变化，并讨论了这一变化对合金形状记忆效应的影响     

Cu-Zn-Al形状记忆合金马氏体相变的热力学特征

本文阐明了Cu—Zn—Al形状记忆合金马氏体转变的热力学特征，从热力学角度分析了Cu—Zn—Al记忆合金在不同的热处理条件下形成不同组织结构的机制，给出了控制Cu—Zn—Al记忆合金马氏体相变的方法．     

半Heusler形状记忆合金Ni50-xMn38＋xSb12的磁卡效应研究

用熔炼和退火的方法制备了Ni50-xMn38+xSb12(x=-1,0,1,2)半Heusler形状记忆合金.通过X射线衍射及磁性测量的手段,对样品进行了研究.结果表明,Ni50-xMn38+xSb12(x=-1,0,1,2)系列合金均具有两个相变,低温为马氏体结构相变,高温为从铁磁性到顺磁性的转变.在278 K,5 T磁场下样品Ni49Mn39Sb12合金的磁熵变可达21.68 J/(kg·K).     

铜基合金中马氏体相变晶界行为研究

铜基合金中马氏体相变晶界行为研究山西大学物理系丁秀香形状记忆合金作为一种新型的功能材料，面世以来，受到众多物理学家及材料科学家的关注，普遍认为：这类合金材料在宏观上表现出的形状记忆性能，来源于其马氏体相变的弹性可逆。在多晶材料中，一般地讲，马氏体只在...     

基于马氏体重定向的铁磁形状记忆合金数值分析

基于铁磁形状记忆合金的磁场诱发应变来自磁场诱发马氏体变体的特征,本文在建立铁磁形状记忆合金的力—磁—热耦合理论的基础上,对铁磁形状记忆合金的磁致应变效应、磁滞效应以及磁致应力等特性进行数值分析,以揭示模型的合理性和适用性.     

形状记忆合金的功能动力学特性

形状记忆合金是一种特殊且新颖的功能材料，通过适当调节成分和控制热处理工艺可使其表现出三大特性：形状记忆效应，超弹性，高阻尼能力，但目前对超弹性和与其密切相关的阻尼性能研究的相对较少。本文主要介绍了形状记忆合金相变超弹性的恢复力模型及其特点，分析了相变超弹性发生过程中阻尼和刚度的变化及与组织的对应关系，重点讨论了超弹性对阻尼性能的影响及其在减振方面应用的优越性，从而为形状记忆合金超弹性和阻尼性能的应用提供参考。     

热处理对Cu-Al-Mn形状记忆合金阻尼能力的影响

高阻尼材料在控制噪音弱化机械振动稳定材料结构等方面具有极高研究价值。Cu-Al-Mn形状记忆合金是一种重要的高阻尼材料。采用内耗技术系统地研究了Cu-11.33Al-5.71Mn(wt.%)形状记忆合金的基本阻尼行为,通过不同方式的热处理,改变材料中的缺陷状态,进一步研究材料阻尼行为的变化,以获得材料微观组织和阻尼特征之间的关系,为深入了解该合金的阻尼机制奠定基础。在室温～270℃的内耗温度谱中,98℃附近出现了一个典型相变内耗峰。随着保温时长的增加,阻尼先增加后逐渐下降。分析认为,时效时长增加,淬火空位浓度降低,空位对相界面移动的阻碍作用减弱,阻尼增加;时效20 min,空位浓度达到动态平衡,随后马氏体数量逐渐减少,相界面移动减少,阻尼降低。因此了解热处理与材料微观结构的变化关系对于优化材料组织与阻尼性能是具有价值的。     

多晶镍钛形状记忆合金相变伪弹性特性的研究

利用四光束云纹干涉法对多晶镍钛形状记忆合金拉伸过程中的马氏体与奥氏体相互相转变以及相界面传播的现象进行了研究.从云纹图可看到,形状记忆合金发生相变时,奥氏体与马氏体的分布以及两相的界面附近的位移场分布.利用材料试验机(MTS Sintech 10/D)获得多晶镍钛形状记忆合金的应力-应变特性;通过云纹图能够发现多晶镍钛形状记忆合金拉伸过程中马氏体的发生、生长和传播规律.结果表明,云纹干涉法可以用来研究形状记忆合金的相变,且结果直观、可靠。     

形状记忆合金及机敏复合材料(英)

叙述了形状记忆合金的形状记忆效应机制,并且针对形状记忆合金与其他功能材料复合而成的机敏复合材料,结合作者的研究工作对各种复合材料的性能和应用进行了研究讨论．     

基于铁基形状记忆合金的新型预应力技术及其工程应用

梳理了国内外关于铁基形状记忆合金的最新研究进展,介绍了铁基形状记忆合金的形状记忆效应、回复应力、耐腐蚀性和可焊性等基本特性,对利用其开展预应力加固的效果、关键工艺工法和长期性能等进行了总结.研究表明,新型铁基形状记忆合金可在160℃下产生约440 MPa的回复应力,并具有良好的耐腐蚀性能和焊接性能.铁基形状记忆合金产生...