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。     

Cu-Zn-Al合金形状记忆效应的机理分析

在相变过程中产生的热弹性马氏体所具有的晶体学可逆性和其形成过程中的自协作效应与取向效应是形状记忆合金产生形状记忆的根本原因，据此对Cu—Zn—A1形状记忆合金观测结果给出了解释．中还阐明了发生热弹性马氏体相变的驱动力来自母相与新相间的自由能差，热弹性马氏体的形状、大小可由相变时的过冷度控制．     

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。     

分级淬火对Cu-Zn-Al形状记忆合金热弹性马氏体转变的影响

本文用直流电阻法研究了分级淬火对Cu-14.84wt％ Zn-7.75wt％Al形状记忆合金热弹性马氏体转变的影响。实验结果表明:中间停留温度T_s低于M_f或高于T_(DO3,s)的分级淬火,将使热弹性马氏体稳定化;T_s位于M_f至M_s或T_(DO3,f)至T_(DO3,s)之间的分级淬火,将使部分热弹性马氏体稳定化;但T_f位于M_s至T_(DO3,f)之间的分级淬火,则可使热弹性马氏体完全避免稳定化。认为热弹性马氏体的稳定化,主要与B_2→DO_3有序转变被淬火抑制,致使随后冷却时刚形成的马氏体不稳定而再有序化有关。     

Cu-Zn-Sn合金的可逆形状记忆效应

以工业纯金属为原料、配备成化学成分为Cu—28.60%wtZn—5.21%wtSn的合金。对该合金的马氏体转变点进行测量,并研究了热弹性马氏体转变过程和双程形状记忆效应。薄片试样在o℃—100℃之间重复热循环时,试样能反复地自动地变弯和伸直,经过300次热循环,试样的偏转角之差几乎不变。     

Au Cd合金的伪弹性

用IMP44微型万能拉伸仪研究了AuCd合金的伪弹性,並作了相应的内耗和电阻实验。实验结果表明不仅AuCd合金的含量变化可以改变AuCd合金的马氏体结构,而且热循环也能影响马氏体结构。此外,本文还讨论了伪弹性和模量的关系。     

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。     

织构对NiTi合金相变伪弹性的影响及其计算机模拟

近等原子比热轧态NiTi合金板材有较显著的择优取向,使该合金的相变伪弹性呈现明显的各向异性.拉伸实验表明拉伸轴沿与轧向成45°夹角的方向,相变伪弹性最好;沿轧向,次之;沿横向,最差.文中对NiTi织构进行了取向分布函数定量分析,并改进了NiTi单晶相变应变的晶格变形矩阵理论,以取向分布密度为加权因子,对该合金多晶的相变伪弹性进行了计算机模拟,所得结果与实测值吻合得较好.     

形变过程中TRIP效应的相变热动态研究

采用拉伸与测温试验同时进行的方法,将应力应变曲线与热能曲线相结合,动态研究热轧TRIP钢拉伸过程中的相变热.研究表明:热轧TRIP钢在拉伸过程中材料增加的热能由部分转变的塑性功和马氏体相变热组成,因此,拉伸过程中实际测得的试样热能高于由塑性功转变的热能.利用平均综合热能损失系数对低速拉伸的TRIP钢的热能进行补充,通过计算与推导,证实了试样在刚进入塑性变形时,一定数量的较不稳定残余奥氏体首先集中发生马氏体相变,随着应变的进一步加大,剩余的较稳定的残余奥氏体根据其稳定情况发生马氏体相变的数量逐渐减少,在试样均匀延伸结束前绝大部分残余奥氏体已转变为马氏体.结合相变热变化可动态描述热轧TRIP钢形变过程中马氏体相变的情况.     

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。     

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。     

超弹性NiTi形状记忆合金断裂韧性的影响因素分析

通过有限元软件ABAQUS的用户子程序UMAT开发了超弹性-塑性叠加的材料模型,合理预测了超弹性NiTi形状记忆合金的单调拉伸应力-应变曲线。进而对紧凑拉伸试样的断裂韧性进行了有限元分析,调查平面应变状态下不同材料参数对超弹性NiTi形状记忆合金断裂韧性的影响。分析结果表明,裂纹尖端马氏体相变区呈蝴蝶状且发生小范围马氏体塑性屈服;断裂韧性参数J积分随着马氏体相变开始应力的增加而增加;随着马氏体相变开始应力的提高,马氏体弹性模量、相变应变、马氏体塑性屈服应力对断裂韧性的影响不断弱化,且马氏体弹性模量的变化对断裂韧性影响最小;同时还发现,相变应变和马氏体塑性屈服应力对J积分的影响存在竞争机制。     

纯铁小颗粒中的马氏体相变

当使用Ar~ 离子轰击Cu—Fe合金薄膜试样时,试样中所存在的fcc亚稳状态小铁颗粒将发生马氏体相变。定量立体电子显微术的试验结果表明:(a)马氏体相交只限于在那些临近试样表面的小铁颗粒内发生(b)尽管试样的下表面不受Ar~ 离子的轰击,也浸有幅射缺陷存在,但靠近下表面的小铁颗粒仍然发生了马氏体相变。可见,由于离子轰击所引起的弹性表面波(Rayleigh Waves)是促成相变产生的原因。 受轰击试样的高分辨率晶格象表明上述的马氏体相变又可分为二种类型:部份型转变(Partially transformation)和整体型转变(fully transformation)。其中,整体型转变后的小铁颗粒具有孪晶型组织,使用一般的透射电子显微镜也能看到;而部份型转变后的小颗粒里则含有很薄的马氏体片层,这些马氏体片平行于未转变区内奥氏体的致密排列面。整体型转变只是在试样表面处的小铁颗粒内发生,原因可能是这里的小铁颗粒有着足够的自由表面。而部份型转变则是在被铜基体完全包裹着的颗粒内发生。     

Ti_(51)Pd_(30)Ni_(19)合金的相变及力学性能特征

制备了 Ti5 1 Pd30 Ni1 9高温形状记忆合金 .利用高温 X射线衍射 (XRD)分析及热分析 (DSC)研究了合金的相变过程 ,并对其在不同加载条件下的力学性能进行了测试 .结果表明 ,合金的马氏体相变开始温度可达 2 12℃ ,合金在马氏体及奥氏体状态下具有不同的屈服强度及形变强化能力 .在室温下 ,合金的形状记忆性能随拉伸变形量的增大而降低 .获得了该合金的伪弹性 :在奥氏体转变结束温度附近进行拉伸循环 ,三次加载 -卸载循环后即可获得稳定的弹性滞后回线 .     

Ti_(51)Pd_(30)Ni_(19)合金的相变及力学性能特征

制备了 Ti51Pd30 Ni19高温形状记忆合金 .利用高温 X射线衍射 (XRD)分析及热分析 (DSC)研究了合金的相变过程 ,并对其在不同加载条件下的力学性能进行了测试 .结果表明 ,合金的马氏体相变开始温度可达 2 1 2°C,合金在马氏体及奥氏体状态下具有不同的屈服强度及形变强化能力 .在室温下 ,合金的形状记忆性能随拉伸变形量的增大而降低 .获得了该合金的伪弹性 :在奥氏体转变结束温度附近进行拉伸循环 ,三次加载 -卸载循环后即可获得稳定的弹性滞后回线 .     

形变对铜基形状记忆合金相变滞后宽度的影响

对成分一定的铜基形状记忆合金 (Cu-Mn-Al-Zn)制成的试样进行热处理以后 ,在室温下进行不同程度的拉伸变形 ,测定其电阻 -温度曲线并进行显微金相分析。结果显示 ,随着拉伸变形量的增大 ,在试样的组织中出现了由新旧变体形成的交叉组织 ,它的出现破坏了马氏体的自协调效应 ,导致了马氏体的稳定化 ,从而使其相变滞后宽度亦随之增大     

JW钢几种典型再热组织的拉伸特性和包申格效应

研究了JW钢几种典型再热组织的拉伸特性和包申格效应(BE).结果表明,再热使拉伸曲线的物理屈服点消失,曲线“圆化”,屈强比降低,BE减小;M—A组织的相对含量越多,其包中格系数B值就越小,粗晶M—A组织的B为负值;一次等幅拉压循环再拉伸时的屈服强度与初次拉伸时屈服强度相比,供贷态是降低的,而有M—A组织时则相反;从屈服强度、拉伸塑性和塑性失稳功综合考虑,再热组织中应尽量避免粗晶马氏体和粗晶M—A组织.     

两轴向磁场时磁控形状记忆合金的本构模型

采用热力学方法推导了磁控形状记忆合金在两轴向磁场作用下的力学本构模型,考虑了马氏体变体再取向的驱动力和阻力的平衡状态,建立了马氏体变体再取向的动力学方程。该模型用于分析NiMnGa单晶试样在双向磁场作用下的非线性力学行为和滞后效应,结果表明模型的预测数据和实验结果吻合性较好,从而说明模型是可行的。     

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