铜基形状记忆合金的相变内耗及其机制

【摘要】：热弹性马氏体相变是形状记忆合金最重要的特征，它对形状记忆合金的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性有着极其关键的作用。而材料的内耗行为对结构变化较为敏感，在反映材料内部微观组织结构变化上有独特的优点，是研究各类缺陷和结构变化的有效手段。所以，系统地研究相变过程中内耗与外界场的关系，有助于了解相变内耗的规律及产生机制，进而深化对相变过程中相界面运动微观过程的认识。 在完全相变状态下，本文对Cu-Al-Ni-Mn-Ti形状记忆合金系统地测定了变温和等温内耗—温度谱、内耗—变温速率谱、内耗—频率谱以及内耗—应变振幅谱，分析了热弹性马氏体相变内耗的一般特征及规律。从实验结果可以看出同非热弹性马氏体相变内耗与于(?)／f成正比不同，Cu-Al-Ni-Mn-Ti形状记忆合金的内耗与(?)／f呈现明显的非线性关系，这种非线性关系是原有的相变内耗理论难以解释的。 为了研究Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金相变内耗峰非线性关系的产生机制，本文采用一种新的方法(不完全相变法)测定了Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金变温逆相变过程中的内耗—温度谱、内耗—频率谱、内耗—变温速率谱。实验发现通常测得的相变内耗峰实质上由两个内耗峰(低温峰内耗P_L、高温峰内耗P_H)叠加而成。因此说明相变过程是一个多机制过程，低温内耗峰和高温内耗峰分别对应于不同的相变机制。低温内耗峰在频率谱上有最大值，是依赖于时间的，与相界面的切向粘性运动有关；高温峰与频率成反比，联系着相界面的法向运动，对应于马氏体相的单位时间的体积变化。而正是这种相变过程的复杂性才产生了相变内耗的线性和非线性的不同表现。