铁锰硅铬镍形状记忆合金的组织性能及其制造管接头工艺性的研究
【摘要】：形状记忆合金是新型功能材料。它在航空航天、石油、化工、机械、仪器仪表、汽车等行业已得到较多的应用。其中铁基形状记忆合金强度高、塑性好、易加工、价廉、便用,因而具有重要的研究价值和应用前景,引起国际上的关注。管道管接头为其主要应用方面之一,其连接具有高的可靠性和在复杂紧急情况下安装的简捷性。因此本文较全面地研究了铁锰硅铬镍形状记忆合金的组织性能及其制造管接头的工艺性。
通过对铁基形状记忆合金层错能的计算,确定了合金元素对层错能的影响系数为:(Cr:Ni:Mn:Si)→(-1.1:1.64:0.21:-4.45)。
据此进行了铁锰硅铬镍形状记忆合金的成分设计。得出了合金的成分当量应满足下式: NiEQ = -25/32×Cr EQ + 27±0.5 ( Cr E Q 19 ) NiEQ = 0.96×Cr EQ -4.28±0.5 ( Cr E Q 19 )
对铁锰硅铬镍形状记忆合金组织性能的研究结果表明,具有最好形状记忆效应的合金化学成分为FeMn14Si6Cr9Ni5。该合金的形状记忆效应随预变形量的增加而下降。经训练后形状记忆效应大幅度提高,特别是第一次训练提高得最显著。合金的形状记忆效应在平行于轧制方向高于垂直于轧制方向。随合金试样厚度的增加,形状记忆效应下降。合金经弯曲变形的形状记忆效应高于拉伸变形的形状记忆效应,特别是经训练后,弯曲变形实验的形状记忆效应提高的非常显著。合金的绝对应变恢复率在预变形量为9%时,可达6.3%。恢复退火温度为400℃(673K)即可获得较高的形状记忆效应,进一步提高恢复退火温度对提高合金的形状记忆效应不起作用。
随预变形量增大,铁锰硅铬镍形状记忆合金的组织中,应力诱发ε马氏体增多,同时密集交叉的、宽化了的、贯穿晶粒的应力诱发ε马氏体增加,并出现孪晶。恢复退火过程中,应力诱发ε马氏体并不能完全转变。ε→γ转变首先发生在细小的、单一位向的应力诱发ε
【关键词】：铁锰硅铬镍合金 层错能 形状记忆 组织性能 训练 恢复退火 管接头 【学位授予单位】：吉林工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2000
【分类号】：TG139.6
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2006.045762
【目录】：
- 第一章 绪论12-34
- 1．1 选题的目的与意义12-13
- 1．2 形状记忆合金的研究进展概况13-30
- 1．2．1 形状记忆现象与马氏体相变16-18
- 1．2．2 形状记忆合金的形状记忆原理18-22
- 1．2．3 形状记忆合金研究概况22-28
- 1．2．3．1 NiTi 形状记忆合金22-23
- 1．2．3．2 Cu 基形状记忆合金23-24
- 1．2．3．3 Fe 基形状记忆合金24-28
- 1．2．4 形状记忆合金的应用28-30
- 1．3 本课题的研究内容及技术关键30-34
- 1．3．1 形状记忆合金的层错能计算及合金成分设30-31
- 1．3．2 合金的形状记忆效应31-32
- 1．3．3 合金的力学性能和化学性能32-33
- 1．3．4 合金的差示扫描量热分析33
- 1．3．5 形状记忆合金制造管接头的工艺性能33-34
- 第二章 铁锰硅铬镍形状记忆合金的层错能计算及成分设计34-56
- 2．1 引言34-36
- 2．2 层错能计算的热力学基础36-38
- 2．3 合金元素对层错能的影响38-43
- 2．3．1 锰元素对层错能的影响38-39
- 2．3．2 铬元素对层错能的影响39-41
- 2．3．3 镍元素对层错能的影响41-42
- 2．3．4 硅元素对层错能的影响42-43
- 2．4 合金层错能的计算43-48
- 2．5 合金的成分设计48-54
- 2．5．1 合金的层错能与Schaeffler 图49-51
- 2．5．2 合金成分设计51-54
- 2．6 本章小结54-56
- 第三章 铁锰硅铬镍形状记忆合金的形状记忆效应56-72
- 3．1 试验方法56-58
- 3．1．1 试样的制备56
- 3．1．2 形状记忆效应试验方法56-58
- 3．2 试验结果及分析58-69
- 3．2．1 化学成分对形状记忆效应的影响58-59
- 3．2．2 训练对合金形状记忆效应的影响59-61
- 3．2．3 轧制方向对合金形状记忆效应的影响61-63
- 3．2．4 试样厚度对形状记忆效应的影响63
- 3．2．5 预变形方式对形状记忆效应的影响63-66
- 3．2．5．1 拉伸变形和弯曲变形的形状记忆效应63-64
- 3．2．5．2 训练对不同预变形方式形状记忆效应的影响64-66
- 3．2．6 绝对恢复应变和超弹性应变66-68
- 3．2．7 恢复退火温度对形状记忆效应的影响68-69
- 3．3 分析与讨论69-71
- 3．3．1 关于合金成分69
- 3．3．2 关于拉伸变形与弯曲变形69-70
- 3．3．3 关于训练、轧制方向及试样厚度70
- 3．3．4 关于绝对恢复应变和超弹性(包括线弹性)70-71
- 3．4 本章小结71-72
- 第四章 铁锰硅铬镍形状记忆合金的微观组织及差示扫描量热分析72-89
- 4．1 实验方法73
- 4．1．1 合金微观组织的分析方法73
- 4．1．2 热分析的实验方法73
- 4．2 合金的微观组织分析73-82
- 4．2．1 固溶处理后的组织73-75
- 4．2．2 预变形后的组织75-78
- 4．2．3 恢复退火处理后的组织78-82
- 4．3 合金的差示扫描量热分析82-84
- 4．4 分析与讨论84-87
- 4．4．1 关于降温ε马氏体84
- 4．4．2 关于应力诱发ε马氏体和形状记忆效应84-85
- 4．4．3 关于应力诱发ε马氏体的形态85-86
- 4．4．4 关于热分析的结果86-87
- 4．5 本章小结87-89
- 第五章 铁锰硅铬镍形状记忆合金的力学性能及化学性能89-98
- 5．1 实验方法89-91
- 5．1．1 力学性能试验89
- 5．1．2 蠕变和应力松驰试验89
- 5．1．3 耐腐蚀性能实验89-91
- 5．2 实验结果及分析91-96
- 5．2．1 合金的力学性能91
- 5．2．2 合金的蠕变及应力松驰行为91-93
- 5．2．3 合金的耐腐蚀性能93-96
- 5．2．3．1 腐蚀失重93
- 5．2．3．2 电化学腐蚀93-95
- 5．2．3．3 晶间腐蚀95-96
- 5．3 分析与讨论96-97
- 5．3．1 关于蠕变与应力松驰现象96-97
- 5．3．2 关于耐腐蚀性能97
- 5．4 本章小结97-98
- 第六章 铁锰硅铬镍形状记忆合金制造管接头工艺性的研究98-104
- 6．1 实验方法98-99
- 6．2 试验结果99-102
- 6．2．1 扩孔模具设计99-100
- 6．2．2 扩孔工艺100-101
- 6．2．3 管接头的形状记忆效应101
- 6．2．4 管接头的密封试验及连接强度试验101-102
- 6．3 本章小结102-104
- 第七章 结论104-107
- 参考文献107-113
- 致谢113-114
- 攻读博士学位期间发表的论文114
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|
| 1 |
彭开萍,陈文哲,钱匡武;动态应变时效对18-8型奥氏体不锈钢持久强度的影响[J];福州大学学报(自然科学版);1991年01期 |
| 2 |
韩英淳,孙广平,辛华;铁锰硅铬镍形状记忆合金的形状记忆效应[J];机械工程材料;2004年11期 |
| 3 |
肖纪美;材料的失效分析·性能预测和结构设计[J];兵器材料科学与工程;1989年01期 |
| 4 |
张静武
,缑慧阳
,郑飞
,张新宇
,张湘义;冷轧低碳钢高压相变组织的透射电镜分析[J];高压物理学报;2004年02期 |
| 5 |
余海峰;毛惠刚;崔培耀;许超哲;;410S不锈钢带表面“砂金”缺陷成因及机理分析[J];宝钢技术;2006年S1期 |
| 6 |
孙广平,李建忱,吕小霞,蒋青,沈平;回复应变退火温度对铁锰硅合金形状记忆效应的影响[J];功能材料;1997年04期 |
| 7 |
于志伟,史雅琴,孙俊才,黑祖昆;油船加热器换热管壁穿孔的失效分析[J];大连海事大学学报;2000年04期 |
| 8 |
肖纪美;材料性能的分析方法[J];兵器材料科学与工程;1986年11期 |
| 9 |
张存信;冯晓庭;项炳和;胡梅青;;不锈钢无缝管加工过程中断裂原因简析[J];钢管;2008年03期 |
| 10 |
毕洪运;李鑫;欧响波;武勇;;汽车尾气排放系统低温端用铁素体不锈钢开发[J];宝钢技术;2007年04期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
杜仕国;形状记忆高分子材料的研究进展[J];功能材料;1995年02期 |
| 2 |
林成新,葛艳玲,谷南驹,赵连城;FeMnSi形状记忆合金成形加工性分析[J];功能材料;2000年05期 |
| 3 |
李宁,文玉华,席华萍,涂铭旌,李平全,刘迎来,马颖丽;不同淬火态Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金热机械循环训练效果的研究[J];功能材料;2000年06期 |
| 4 |
李宁,文玉华;热机械循环对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金形状记忆效应的影响[J];功能材料;1997年03期 |
| 5 |
雷竹芳;铁基形状记忆合金及其应用[J];材料开发与应用;2000年02期 |
| 6 |
李宁,文玉华,刘建辉,涂铭旌;影响Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金相变点的因素[J];功能材料;2002年01期 |
| 7 |
王小祥，赵连城;Fe－Mn－Si－Ni－Co合金中形变应力诱发ε马氏体的稳定化及其对记忆效应的影响[J];功能材料;1994年05期 |
| 8 |
荣启光;陶瓷形状记忆效应的研究进展[J];功能材料;1996年06期 |
| 9 |
沈英明,杜彦良,孙宝臣;热处理对FeMnSiCrNi合金环形试件形状记忆效应的影响[J];石家庄铁道学院学报;2001年03期 |
| 10 |
徐祖耀;马氏体相变研究的进展(一)[J];上海金属;2003年03期 |
|
