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 .     

Ti51Pd30Ni19合金的相变及力学性能特征

制备了Ti51Pd30Ni19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212℃,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。     

全过渡族合金Mn_(50)Ni_(50-x-y)Fe_xTi_y的马氏体相变行为研究

本文制备了一系列Mn_(50)Ni_(50-x-y)Fe_xTi_y全过渡族(all-d-metal) Heusler合金的甩带样品,并系统研究了Ti, Fe元素替代对其马氏体相变的影响.相同Fe含量时, Ti含量的升高能够稳定B2母相,从而降低马氏体相变温度.此外,Ti8合金中,马氏体相变温度随Fe含量的升高而下降,这表明Fe取代Ni原子也可以稳定B2结构的母相;同时,随着Fe含量的增加, Ti8合金中部分5M马氏体转变为L10马氏体并降低了热滞,表明L1_0马氏体与母相之间的相变驱动力小于5M马氏体与母相之间的相变驱动力.而当y8时,马氏体相变温度会随着Fe含量的升高而略微上升,这可能是由于Fe原子的无序占位所致.此外, Fe的加入具有铁磁激活的作用,建立了磁有序,使居里温度上升.电阻率测量显示,马氏体相变过程中伴随有显著的电阻变化,其原因是马氏体的显著晶格畸变对电子的散射作用.进一步发现,退火处理可以消除Fe原子无序占位,从而稳定B2母相,使得不同Ti含量的马氏体相变温度均可由高温下降至室温附近.本研究表明, Ti, Fe替代可以在室温附近获得一系列马氏体相变,为进一步的磁热及弹热研究提供了候选材料.     

Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)合金条带马氏体相变和磁热效应

本文主要研究了Cu取代和退火等因素对全过渡族Mn_(50)Ni_(32–x)Cu_xCo_8Ti_(10)(x=1, 2)合金条带马氏体相变行为和磁热性能的影响.研究发现, Cu取代后,合金马氏体相变温度往低温方向移动,且对Cu含量非常敏感;同时奥氏体铁磁性增强,导致相变前后磁化强度突变增大;发生明显的磁场驱动变磁性马氏体相变;磁熵变随着Cu含量的增加而逐渐增大,尤其是有效制冷能力相对于Cu取代前样品成倍增大.本文以x=1样品研究了退火对马氏体相变的影响,退火后,合金马氏体相变变得缓慢,奥氏体铁磁性减弱,相变前后磁化强度突变减小,磁场驱动变磁性变弱,由此导致磁熵变大幅度减小,但由于制冷温区成倍增大,致使有效制冷能力几乎不减小.本文从过渡元素取代导致3d电子之间相互作用的改变和退火导致γ相的析出分别讨论了Cu取代和退火影响合金马氏体相变的物理机制.     

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。     

热处理对于TiNi(Ni原子分数为50.6%)合金性能的影响

介绍了固熔热处理工艺对用于制造医用支架直径为 0 .8mm的TiNi(Ni原子分数为 5 0 .6 % )合金的影响 .研究的目的在于找到适合自扩张支架的马氏体相变完成温度Af.采用低温下时效处理的办法 ,在高低温度下对样品进行连续弯曲训练 ,以此来获得双向形状记忆效应 .通过不同的固熔热处理温度 ,发现合金完成马氏体相变时存在约 2 0℃的温度变化范围 ,且具有较好的形状回复率 .     

磁形状记忆合金Mn_2NiGa的第一性原理计算

Mn_2NiGa磁形状记忆合金立方奥氏体相因在室温下具有可逆马氏体相变,同时居里温度高达588 K,在高温下具有优异的磁热效应,因而在相应的学术领域和应用领域中具有重要的研究价值。掌握Mn_2NiGa磁形状记忆合金的原子占位、结构相变、磁性质和弹性常数是实现Mn_2NiGa合金磁形状记忆性能优化的关键。采用目前国际上较为先进的第一性原理精确Muffin-Tin轨道方法,系统计算研究了0 K下Mn_2NiGa合金立方奥氏体相与四方马氏体相的晶格结构参数、磁矩、弹性常数、电子结构及总能。研究结果表明,Mn_2NiGa合金立方奥氏体相具有Hg_2CuTi型晶格结构,而非传统Ni_2MnGa的L2_1结构;Mn原子是合金总磁矩的主要提供者,且2种Mn原子磁矩呈反平行排列;奥氏体相的剪切模量(C′=(C_(11)-C_(12))/2)小于0,因而低温下立方结构不稳定,可以发生由立方相到四方相的马氏体相变;根据Jahn-Teller效应,低温下四方相相对于立方相的稳定性,主要源于2种Mn和Ni原子分别与Ga原子的共价结合作用。上述理论结果有望为Mn_2NiGa合金性能的进一步优化提供理论指导。     

多晶CuZnAl形状记忆合金的热机循环效应（Ⅰ）

以室温组织为马氏体的多晶ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金为试验材料，通过保持一定拉伸应变并在相变温度范围进行热循环实现了记忆合金在周期变化的温度和应力复合作用下的热机循环．用电阻法及应力测定法研究了热机循环中电阻－温度曲线及应力－温度曲线随循环次数的变化规律，对热机循环后合金中的热弹性马氏体转变特征及获得的双程记忆效应进行了研究．     

多晶CuZnAl形状记忆合金的热机循环效应（I）

以室温组织为马氏体的多晶ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金为试验材料，通过保持一定们伸应在相变温度范围热循环实现了记忆合金在周期变化的温度和应力复合作用下热机循环，用电阻法及应力测定法研究了热机循环中电阻－温度曲线及应力－温度曲线随循环次数的变化规律，对热机循环后合金中的热弹性马氏体转变特征及获得的双程记忆效应进行了研究。     

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.     

Fe-Cr-Mn(W,V)合金中层错和fcc(γ)hcp(ε)转变特征

利用TEM和X射线衍射仪对固溶态、固溶空冷态和固溶冰水淬火态亚稳奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(84), 以及固溶态、固溶 + 拉伸变形态稳定奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(85N)γ→ε中转变与层错之间的关系进行了研究,并对影响γ→ε马氏体转变的合金元素进行了分析,提出了进一步提高合金相稳定性的措施.     

热处理对激光选区熔化镍钛合金性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、维氏显微硬度计和万能力学试验机等,分析了热处理温度对激光选区熔化(SLM)成形镍钛(NiTi)形状记忆合金的物相、相变温度、显微硬度和力学性能的影响．研究表明：随着热处理温度升高,激光选区熔化成形NiTi合金的相变温度先升高(奥氏体转变峰值温度为43.84℃,马氏体转变峰值温度为37℃)后降低(奥氏体转变峰值温度为1.55℃,马氏体转变峰值温度为-27.18℃);当热处理温度为300～500℃时,NiTi合金中产生马氏体组织和Ni₄Ti₃析出相,该析出相强化了NiTi合金基体;当热处理温度为300℃时,NiTi合金的硬度(HV)、拉伸强度分别为251.7和796 MPa,与激光选区熔化成形的NiTi合金相比分别提升了27.84%和31.35%．上述结果表明采用适当的热处理可以调控NiTi合金相变温度,提升其机械性能．     

Fe-Cr-Mn(W,V)合金中层错和fcc(γ)hcp(ε)转变特征

利用TEM和X射线衍射仪对固溶态、固溶空冷态和固溶冰水淬火态亚稳奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(84), 以及固溶态、固溶 + 拉伸变形态稳定奥氏体Fe-Cr-Mn(W,V)合金(85N)γ→ε中转变与层错之间的关系进行了研究,并对影响γ→ε马氏体转变的合金元素进行了分析,提出了进一步提高合金相稳定性的措施.     

Fe-Cr-V-Ni-Si-C系多元合金的基体相稳定性及实验研究

将Finnis-Sinclair多体势扩展到多元合金,建立适合于Fe-Cr-V-Ni-Si-C系的多元合金的原子间相互作用势函数;利用其多元合金的原子间相互作用势函数,研究Fe-Cr-V-Ni-Si-C系多元合金奥氏体和马氏体基体的稳定性.研究表明,计算结果与实验结果具有对应关系;加入适量Ni,可确保高钒高铬铸铁在铸态下相变成马氏体,残余奥氏体经过高温回火完全分解进而获得高的硬度.     

变形温度对Fe-11Mn-4Al-0.2C钢奥氏体稳定性的影响

以锰元素质量分数为11%的冷轧中锰钢为研究对象,通过分析在不同变形温度下实验钢的显微组织和力学性能的变化规律,研究变形温度对奥氏体稳定性的影响,最终确定Mσs的温度为20~25℃.结果表明,随着拉伸温度的升高,实验钢的奥氏体稳定性逐渐增高,应变硬化能力逐渐降低.在Mσs点附近进行拉伸时,实验钢中应力诱发马氏体相变和应变诱发马氏体相变两种机制并存,TRIP效应对实验钢强度和伸长率的贡献最大,因此综合力学性能最好.通过理论模型计算可得实验钢的奥氏体平均晶粒尺寸为0.70~0.71μm.     

Fe-Mn-Si形状记忆合金fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变温度的热力学预报

借助于Fe-Mn-Si合金层错几率Psf的X射线测量,计算了Psf与合金成分的关系,得到Fe-Mn-Si三元系的1/Psf表达式.结合层错形核的热力学模型,经回归得Fe-Mn-Si合金fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的临界相变驱动力和Psf的关系式,进而得到临界相变驱动力与合金成分的关系.借助Psf建立了成分与相变驱动力之间的关系,结合有关热力学分析计算得到的Fe-Mn-Si合金γ和ε两相Gibbs自由能曲线,预报了Fe-Mn-Si三元系合金的fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变的温度.     

形变温度对高锰TRIP/TWIP钢拉伸性能和组织的影响

研究合金成分为18Mn-0.15C-3Si-3Al的高锰TRIP/TWIP钢(18Mn钢)在-40～200℃范围内的拉伸变形行为,分析形变温度对其拉伸性能、相组成和显微组织的影响.采用EBSD取向成像分析方法着重研究了(111)取向的奥氏体晶粒在拉伸过程中的相组成变化.结果表明,随着形变温度的升高,18Mn钢的抗拉强度和延伸率大体上呈降低趋势,TRIP效应很快消失,形变孪晶和位错滑移取代马氏体相变成为主要的形变机制,即奥氏体晶粒内形变机制的变化为:α＇-M相变→ε-M相变→形变孪晶→位错滑移.18Mn钢中较硬的铁素体在形变过程中能提高材料的加工硬化率,但同时也会引起低温脆性.     

AISI 4340钢马氏体相变的研究

采用膨胀法对AISI 4340钢在900~1 150℃几种不同温度下进行奥氏体化,以得到不同的奥氏体晶粒度(AGS),然后快速冷却到室温,得到马氏体组织.实验结果表明:奥氏体晶粒度和晶界析出相对马氏体相变动力学,尤其是马氏体转变温度(tms)产生很大影响.总的趋势是AGS越大,tms越高.在不同的奥氏体化温度段,会有不同的C,N化合物析出,对马氏体形核产生影响.在奥氏体化温度低于1 000℃时,AGS增大,tms快速增加.其原因主要是由于AlN等晶界析出相对马氏体形核的促进作用.在奥氏体化温度高于1 050℃时,tms随AGS增大而升高,这是因为TiC等溶解温度较高的化合物在晶界析出对马氏体形...     

冷变形及退火对Ti_(50)Ni_(45)Cu_5合金组织性能的影响

研究冷变形与退火对Ti50Ni45Cu5(原子数分数,%)合金组织及性能的影响。研究结果表明:冷变形使片状马氏体变细,合金强度增加,使合金的马氏体相变温度和逆马氏体相变温度降低,且冷变形越大,相变温度降低越多;马氏体转变开始温度Ms随着母相B2晶粒尺寸减小而降低,利用热力学推导得出了Ms与母相B2晶粒尺寸关系式。经35%冷变形400℃退火1 h后,合金具有优良的综合性能,其马氏体转变开始温度Ms为45.2℃,马氏体转变终了温度Mf为10.3℃,逆转变开始温度As为49.0℃,逆转变终了温度Af为80.0℃,抗拉强度为1 198.29MPa,伸长率为7.9%。冷变形+400℃/1 h退火Ti50Ni45Cu5合金的马氏体片细小,马氏体孪晶亚结构增多,内耗峰增高。合金在变温过程中发生B2-B19′相变,在应变振幅为2×10-5,振动频率为0.5~4.0 Hz,变温速率为2 K/min时产生内耗峰,内耗峰位置与振动频率无关,峰高随着测量频率的增加而降低,为热诱导相变内耗机制。相变温度降低,内耗峰位降低。     

奥氏体化温度对Fe-17Mn-0.05C钢组织和拉伸性能的影响

对一种热轧态高锰减振结构钢进行不同温度的热处理,研究了奥氏体化温度对其组织和拉伸性能的影响.结果表明:在600℃条件下,逆转变得到的全奥氏体组织只发生回复过程,冷却时ε马氏体含量比热轧态高,此时的拉伸强度和加工硬化率也较大.当奥氏体化温度为800℃或更高时,奥氏体发生完全静态再结晶.原始奥氏体晶粒尺寸和ε马氏体含量随着温度的升高而增加,但钢的力学性能随之变差.在1 200℃下奥氏体化处理后,组织中ε马氏体板条十分细碎;在拉伸时由于奥氏体晶粒尺寸太大,实验钢发生了沿晶断裂.