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FeMnSi形状记忆合金的低温松弛及智能特性

温春生

  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
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河北工业大学2002年