FeMnSi形状记忆合金的低温松弛及智能特性

温春生  

【摘要】： 本文通过膨胀试验、拉伸和弯曲试验、应变循环试验、X射线衍射分析、扫描电镜组织观察、透射电镜显微分析等多种研究测试手段，测定并比较了不锈型(1#合金)和高强度低松弛型(2#合金)两种FeMnSi形状记忆合金的形状记忆效应和恢复应力，进而系统地研究了“低温松弛”问题，并初步探讨了FeMnSi形状记忆合金的智能特性。 研究表明，膨胀法测得的A_s点随预变形量的增加基本保持不变，而A_f点则不断升高；加热恢复过程中，试样在前期和后期恢复较慢，在中期恢复较快。 分析相变过程的组织变化发现，在预变形量增加的早期(〈6％)，两种合金ε马氏体量都开始增加，且取向性好；超过6％后，1#合金中ε马氏体量开始逐渐减少，2#合金ε马氏体量则增加变缓，此时ε马氏体取向性变差，不同位向相交；1#合金在预变形量超过5％时，出现α′马氏体，而2#合金中一直没有α′马氏体出现，应力诱发ε马氏体量也一直比1#合金多。 对比变形方式对形状记忆效应的影响发现，单向拉伸为均匀变形，测定的结果较为准确。1#、2#合金形状恢复率均随着预变形量的增加而下降，可恢复应变最大值均在5％左右预变形量时出现，分别约为1.98％和3％；2#合金的形状记忆效应明显好于1#合金。 恢复应力的测量表明，1#、2#合金恢复应力均随预变形量的增加呈先增大后减小的趋势，最大值均出现在6％～7.5％预变形量之间，分别约为166Mpa和286Mpa；2#合金较1#合金有更高的恢复应力。 观察低温松弛现象发现，两种合金的低温松弛程度均随温度的降低而增大。微观分析表明，随着温度降低，相变驱动力增大，在恢复应力作用下发生γ→和γ→α′马氏体相变是产生低温松弛的根本原因。2#合金的松弛程度要小于1#合金，主要是由于2#合金的含碳量高于1#合金，并在其中添加了Nb、Zr、Ti、V等元素，发挥固溶强化和弥散强化的复合作用，并在回复退火时析出碳化物，阻碍低温时马氏体相变的发生。 通过对1#合金进行二十次±1.5％的应变循环，发现没有加工硬化现象发生；在±1.5％的应变幅值下，1#合金的应变疲劳寿命可达1300次，比普通重轨钢(约110次)高出了一个数量级。分析表明，在外界应力作用下，记忆合金通过ε／γ间界面的可逆运动，即应力诱发γ→ε马氏体正逆相变产生相应的应变来适应外加应力的变化，表现出典型的“自适应智能特性”。

【关键词】：形状记忆合金 形状记忆效应 恢复应力 低温松弛 智能特性
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：TG139.6
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2002.090645
【目录】：

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