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热弹性马氏体相变的低频内耗行为

戴鹏  
【摘要】:形状记忆合金由于其优良的形状记忆效应、相变伪弹性和高阻尼特性一直是最值得研究的功能材料之一。在研究形状记忆合金独特的性能的时候,人们发现,热弹性马氏体相变时的相界面的运动行为在很大意义上决定了合金的物理和力学性能。因此,对热弹性马氏体相变时相界面的运动及其变化规律的研究就成为了研究形状记忆合金的焦点。 本文选择Cu基形状记忆合金作为研究对象,借助内耗测量手段,对热弹性马氏体相变的机理进行了较为系统的研究。实验用Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金是一种改进的新型多晶形状记忆合金,具有良好的冷热加工性、优良的热循环性能、较好的组织结构稳定性以及较高的相变温度。 实验首先采用完全相变法对实验材料的一般内耗行为进行研究,主要包括内耗对温度、振动频率、变温速率及应变振幅的依赖关系。然后采用不完全逆相变法对同一材料进行系统的内耗研究,找出实验现象与外界变量的依赖关系。最后,将采用完全相变法所得到的实验结果与采用不完全相变法的所得到的实验结果进行对比,找出一些有意义的现象。 值得一提的是,通过不完全相变法,我们成功地观察到双内耗峰的现象,并证实通过完全相变法测量得到的一个相变内耗峰实际上是由两个峰组成的,即低温内耗峰和高温内耗峰。 低温内耗峰一般较宽且平缓,对应于相对动力学模量曲线的最小值,对时间的依赖性较强,我们认为它起因于热弹性马氏体相变时相界面的粘弹性运动所引起的软模效应;高温内耗峰一般较窄且尖锐,对应于相对动力学模量的拐点,它与相变软模效应无关,因此我们将它规因于相界面上原子的协同式剪切位移所引起的相界面的法向迁移。低温内耗峰和高温内耗峰分别对应着不同的相变机制,因此,热弹性马氏体相变是一个多种机制共同作用的过程。


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