Cu-Zn-Al形状记忆合金的双分级淬火

合金的形状记忆效应是以热弹性马氏体转变为基础,通常要求该类合金具有较大的热弹性马氏体可逆转变量和稳定的特征转变温度。但是,这些参数与热处理条件密切相关,特别是在M_s高于室温的三元Cu-Zn-Al形状记忆合金中存在着热弹性马氏体的稳定化现象。作者曾研究了Cu-14.84Zn-7.75Al(wt％)形状记忆合金在单分级淬火条件下的热弹性马氏体转变行为,并探讨了热弹性马氏体稳定化机理。本文用直流电阻法、金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射等方法继续对该合金在双分级淬火条件下的热弹性马氏体转变行为进行了研究。主要结果如下: (1)本实验合金经(360℃,2分钟+150℃,2分钟)双分级淬火可获得最大热弹性马氏体可逆转变量和稳定的特征转变温度,但双分级淬火在360℃停留时会使贫溶质原子α相在原β相晶界和晶内析出,导致基体相中溶质原子富化。随着360℃停留的时间延长,α相逐渐增多,热弹性马氏体可逆转变量和特征转变温度(M_s,M_f,A_s,A_f)分别逐渐减少和降低。当基体相完全分解成多相组织时,其热弹性才完全消失。 (2)在T_s高于340℃的单分级淬火试样中热弹性马氏体的稳定化,不是由于母相中第二相析出所造成。 (3)双分级淬火试样的热弹性马氏体可逆转变量减少和特征转变温度降低是因为在360℃停留时析出了贫溶质原子α相和基体溶质原子富化所造成。     

热弹性马氏体的稳定化现象

本文研究了Cu—Zn—Al合金中的热弹性马氏体的稳定化现象。发现从高温β相淬火至低于M_f温度并在该温度停留,或在A_S以下温度进行时效,均可使合金的热弹性马氏体稳定化。认为这些效应主要是由于淬火所产生的过饱和空位与共格界面交互作用所引起的。     

Cu-Al-Ni合金热弹性马氏体的金相观察

本文对Cu—14％Wt Al—4.2％Wt Ni合金的各个马氏体转变点(M_s、M_f、A_s、A_f)进行了测定。对它的热诱发马氏体转变进行了直接的金相观察与研究。根据该合金的热马氏体在长大与消失过程中出现的现象,对其形成与形貌特征等提出一些看法和推论。     

Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体稳定化及单向记忆寿命估计

本文研究了Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体稳定化问题。实验表明,不论直接淬火或分级淬火的合金,当其在马氏体状态时效时,都会发生热弹性马氏体稳定化现象,但后者稳定化速率大为减小,其激活能远大于前者。这一结果可用来估计单向记忆寿命。此外,本文还从结构上研究了马氏体稳定化机理,认为再有序化和空位钉扎是影响马氏体稳定化的诸多因素中的两个重要因素。     

温度对Cu-Zn-Al合金的伪弹性和形状记忆效应的影响

在拉力试验机上用电测法测绘了Cu-Zn-Al合金在马氏体相变点上下各温度的σ-ε曲线,所得主要结果如下:(1)试样在M_s与M_d之间加载,随着温度升高,诱发马氏体相变所需临界应力增大,且加载温度与临界应力之间存在着线性关系;(2)在A_f点以上加载,理论上可获得完全的伪弹性,但加载温度过高或应变量过大,均会损害伪弹性;(3)试样在M_s点上下温度区域变形,得到的伪弹性回复和形状记忆回复之和在80%以上,但在M_s点附近总回复量出现一极小值,且伪弹性回复在M_f点以下又有所回升。     

Cu-Zn-Al合金中热弹性、非热弹性马氏体转变

通过高温金相观察,电阻-温度曲线和相变塑性曲线的测定,证实:Cu-Zn-Al记忆合金由于淬火条件的不同,会出现两种不同的马氏体,热弹性马氏体和非热弹性马氏体。停放过程热弹性马氏体的稳定化,与B_2→DO_3转变受抑制,热弹性马氏体与母相的共格关系受破坏有关。     

Cu-Al-Ni合金热弹性马氏体转变与冷却速度的关系

本文采用电阻法和X射线衍射法研究了不同冷却速度对Cu-14Al-4.2Ni合金热弹性马氏体转变的影响。发现该合金在很宽的冷却速度范围内都会发生热弹性马氏体转变,其M_s点随冷速增加而下降。并且马氏体的数量和母相数量的比值也随冷速变化而变化,在适当冷速下可获得最大的马氏体相对量,而冷速过小或过大都导致马氏体相对量的下降。     

Cu-Zn-Al合金马氏体在稳定化过程中的反常浮凸

利用电阻温度曲线测量、记忆效应测量、金相观察、Ｘ射线衍射等方法研究了Ｃｕ－１４．５％Ｚｎ－７．１％Ａｌ合金热弹性马氏体稳定化过程．发现在马氏体稳定化过程中除马氏体晶格常数ａ与ｃ增大，ｂ减小，ａ／ｂ→０．８６６，β→９０°外，尚存在马氏体浮凸、逆向记忆效应及马氏体电阻增大等现象．根据马氏体相变晶体学对上述现象进行了分析，认为马氏体稳定化是一个类似于贝氏体转变的扩散型切变转变，它可看成是β１→Ｍ转变的继续．     

用DSC法研究Cu-Zn-Al合金马氏体的稳定化问题

用 DSC法研究了时效对 Cu- Zn- Al合金热弹性马氏体逆转变的影响。若该合金从高温 β相区淬火后 ,在马氏状态下充分时效 ,则热弹性马氏体会发生稳定化 ,在升温的热量—温度曲线上 ,合金不再呈现热弹性马氏体逆转变的特性 ;若该合金淬火后立即在 β1 状态时效 2 0 min,合金马氏体的热弹性会保持下来。可以认为 ,马氏体状态时效所引起的马氏体稳定化和马氏体的再有序化以及过饱和空位的聚集等过程有关。同时本文还说明了中温贝氏体转变对 Cu-基形状记忆合金应用所产生的不利影响     

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。     

热处理对Cu-Al-Ni合金阻尼性能的影响

应用低频大应力扭摆内耗仪测量了Cu-14.43Al-3.4Ni(wt％)合金(铸态)的阻尼本领。结果表明,热处理工艺对其阻尼影响显著,空冷处理后合金的阻尼值低,有少量γ_2相析出,中间停留温度(t_b)位于M_2点以上的分级淬火则可增大相变热滞,其阻尼值也成倍提高,但中间停留温度过高导致合金阻尼特性恶化。此外,还研究了分级淬火停留时间的影响。对该合金,本文提出的较佳热处理制度为:850℃ 10min—200℃ 60min—空冷,相应的阻尼值在40×10~(-3)左右。     

不同温度下拉伸对Cu-Zn-Al合金的伪弹性和形状记忆效应的影响

本实验采用工业纯金属制备Cu—Zn—Al记忆合金,用电测法测绘了该合金在马氏体相变点上下某些特性温度区间的σ—ε曲线,所得主要结果是:1.试样在A_f以上恒温拉伸,出现伪弹性效应,但是,当应变超过一临界值后就会丧失完全的伪弹性。2.试样在M_s—A_f之间拉伸,得不到完全的伪弹性,但仍以伪弹性回复为主。3.试样在M_s以下拉伸,发生马氏体再取向。再取向可产生伪弹性也可产生形状记忆效应。     

铜基形状记忆合金时效稳定化的一种机制

本文通过对两种铜基形状记忆合金Cu-23.12 Zn-4.37 Al及Cu-26.34 zn-3.24 Al-0.67Mn(Wt％),在不同状态下马氏体时效稳定化的研究,提出了一种新的马氏体时效稳定化机制——应力松弛机制,即在马氏体状态下使用或放置过程中,由于微观应力松弛,破坏了马氏体变体间及马氏体与母相间界面的共格性,使变体不易合并,引起马氏体稳定化。     

相变及相关过程的内耗

内耗测量能显示Cu-Zn-A1中热弹性马氏体相变B29R和DO318R共存、以及单一1DO3←→18R或B2←→9R.Fe-Ni-Mn中等温马氏体相变在孕育期内出现相变内耗峰.因模量改变的特征不同,可将马氏体形核机制区分为与软模或局域软模有关和无关两种类型.Fe-Ni-C中珠光体相变和贝氏体相变都呈低频内耗,两者的特性相近.18Cr2Ni4WA钢及其脱碳合金、Cu-Zn-Al和Ag-Cd合金(包括上述Fe-Ni-C)在贝氏体相变孕育期内就出现相变内耗峰,论证此时发生贝氏体的形核过程.从相变时模量变化的实验,认为不同相变产生不同的相界面效应,使呈现不同的模量变化.只在(Ms-Tn)较大(如90K)的材料中,才在冷却过程的TN温度时,出现与反铁磁相变相关的磁畴界运动引起的内耗峰.材料的形状记忆效应可由马氏体逆相变的瞬间内耗峰面积     

Zn、Al含量对Cu-Zn-Al系β相合金M_s点的影响

本文用电阻法及金相法测定了36个工业纯的Cu-Zn-Al系β相合金的马氏体转变温度,并通过J-80计算机运算,确定了M_s点与合金中Zn、Al含量的关系式为: M_s(℃)=2112-56.5Zn(ωt)％-153.7Al(ωt)％公式什算的M_s值与实测值相近,这对用于设计一定M_s温度的Cu-Zn-Al系形状记忆合金成分,提供了依据,并具有实际意义。     

获得复合组织(马氏体加下贝氏体)的热处理工艺

研究了34SiMn2B钢和60Si2Cr钢获得复合组织(马氏体+少量下贝氏体)的热处理工艺,结果表明,125的60Si2Cr钢球锻后水淬至120～130℃,然后加热至300℃恒温3 h,获得了马氏体加少量下贝氏体的复合组织;而150的34SiMn2B钢球锻后水淬至200℃,然后加热至300℃,恒温3 h,未获得下贝氏体组织.后者是水淬时产生了大量的马氏体而使未转变的奥氏体发生机械稳定化的结果.     

获得复合组织（马氏体加下贝氏体）的热处理工艺

研究了34SiMn2B钢和60Si2Cr钢获得复合组织（马氏体＋少量下贝氏体）的热处理工艺。结果表明，φ125的60Si2Cr钢球锻后水淬至120－130℃,然后加 热至300℃恒温1h，获得了马氏体加少量下贝氏体的复合组织;而φ150的34SiMn2B钢球锻后水淬至200℃，然后加热至300℃， 怛温3h，未获得下贝氏体组织。后者是水淬时产生了大量的马氏体而使未转变的奥氏体发生机械稳定化的结果。     

HB360级耐磨板的过冷奥氏体连续冷却转变曲线研究

采用Gleeble3800热力模拟试验机研究HB360耐磨板中过冷奥氏体连续冷却过程的相变规律,利用膨胀法结合金相法建立连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,冷却速率不大于1.5 ℃/s时,HB360耐磨板冷却过程中的转变产物全部为贝氏体组织;冷却速率不小于3 ℃/s时,其转变产物全部为马氏体组织.     

二阶Volterra-Hammerstein型积分微分方程非线性边值问题

本文利用上下解方法研究了一般的二阶Volterra-Hammerstein型积分微分方程非线性边值问题 u″=f(t,u,T_1u,T_2u,u′),L(u(0),u′(0))=0,R(u(1),u′(1))=0, [T_1u](t)=φ_1(t)+integral from n=0 to t(K_1(t,s)u(s)ds),[T_2u](t)=φ_2(t)+integral from n=0 to 1(K_2(t,s)u(s)ds),给出了解的存在性定理.     

双端热透镜Z型固体激光腔图解分析

采用传播圆图解方法研究了具有双端热透镜的Z型折叠固体激光腔的工作特性,得到了谐振腔各腔臂中的光模参数bt1,bt2,b2及光斑尺寸wt1,wt2,w2随激光介质的热动力参数1/ft1及1/ft2的变化关系;结果表明通过合理选择参数可对腔的热稳定范围及基模光斑尺进行调控,其关键参数是对称的第1、3臂的长度l01 f1(或l02 f2),其值越小,腔的热稳定区越宽,同时激光晶体处的基模光斑越小.第2臂中的参数δ对热稳区宽度没有明显影响,但δ值越大,对应的光斑半径wt1及wt2也越大.