Cu-Al-Mn形状记忆合金马氏体结构及热稳定性的研究

【摘要】： 本文设计了两种不同成分和结构的Cu-Al-Mn系形状记忆合金，并利用电阻-温度曲线测量，形状记忆效应测定，X射线衍射分析，金相、透射电镜观察等方法对其马氏体结构和热稳定性进行了研究。实验结果表明，与传统Cu基记忆合金相比，本实验制得的成分接近共析点的Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)合金及Cu-12.4Al-3.1Mn(wt％)合金均具有较高的抗马氏体稳定化、抗马氏体分解及抗母相时效分解能力。 Cu-11.9Al-2.5Mn(wt％)合金淬火态马氏体具有M18R结构，其晶格常数为：a=0.4475nm，b=0.5229nm c=3.815nm，β=89.6°；基面上原子分布为：Ⅰ-3／25Mn+22／25Cu，Ⅱ-3／25Al+22／25Cu，Ⅲ-8／25Al+7／25Cu。该合金的高耐热性来源于下列二个因素：一是β_1母相结构稳定，在工作温度下不易分解；二是马氏体结构接近于N18R(β=89.6°)，抑制了M18R→N18R的转变过程，从而降低了马氏体稳定化和马氏体分解趋向。 Cu-12.4Al-3.1Mn(wt％)合金淬火态马氏体具有M2H结构，其晶格常数为：a=0.4459nm，b=0.5279nm，c=0.4241nm，B=88.6°，基面上原子分布为：Ⅰ-A1，Ⅱ-Cu，Ⅲ-22／25Cu+3／25Mn。该合金在时效初期由于γ_2相的析出使母相基体贫Al，电子浓度下降，从而产生马氏体相变点升高，析出相附近马氏体结构类型改变(2H→M18R)等时效效应，而时效后期析出甚微，对相变点的改变很小。合金在400℃母相状态时效96h后仍具有良好的热弹性马氏体转变特性，可逆马氏体转变量高达90％以上。