CuZnl(RE)形狀記憶合金熱疲勞性能及記憶效應(yīng)研究.pdf

1、本文研究了不同狀態(tài)CuZnAl（RE）形狀記憶合金(SMA)的力學(xué)性能、冷熱循環(huán)過(guò)程中的熱疲勞性能及記憶效應(yīng)的變化，并進(jìn)行了綜合性能比較。合金在100KW中頻感應(yīng)爐中熔煉，加入復(fù)合稀土(La+Ce)以提高合金的性能，合金線切割成試驗(yàn)所需試樣后，分別進(jìn)行不處理、水淬+時(shí)效、油淬+時(shí)效，得到三種狀態(tài)合金。將鑄態(tài)、水淬+時(shí)效和油淬+時(shí)效的三種CuZnAl(RE)SMA先進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)定力學(xué)性能;然后在熱疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行冷熱循環(huán)試驗(yàn)，循環(huán)溫度

2、由高到低設(shè)定為20℃-300℃、20℃-400℃和20℃-500℃三組，結(jié)合光學(xué)顯微鏡、X射線衍射和電子顯微鏡分析，研究不同循環(huán)次數(shù)下合金的裂紋形貌和顯微組織變化，并比較試驗(yàn)前后不同狀態(tài)合金的顯微硬度和記憶效應(yīng)變化。獲得試驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 1、加入復(fù)合稀土后的鑄態(tài)合金，和未加入稀土的鑄態(tài)合金相比，抗拉強(qiáng)度提高52.8％，延伸率提高89.6％，晶粒也明顯細(xì)化，綜合力學(xué)性能得到提高。
　　 2、鑄態(tài)、水淬+時(shí)效和油淬+時(shí)效

3、三種狀態(tài)的CuZnAl(RE)SMA組織和力學(xué)性能比較:鑄態(tài)合金組織由α、β兩相組成，合金抗拉強(qiáng)度為520.4MPa，兩相的硬度值差異很大，基體β相硬度為172.82HV，α相硬度只有80.56HV;熱處理后成分均勻，水淬+時(shí)效的合金組織為9R和18R馬氏體，硬度為167.66HV，抗拉強(qiáng)度為690.6Mpa;油淬+時(shí)效的CuZnAl(RE)形狀記憶合金組織為18R馬氏體，規(guī)則度更高，其硬度為156.15HV，抗拉強(qiáng)度為750.2Mpa

4、，綜合力學(xué)性能最好。
　　 3、冷熱循環(huán)試驗(yàn)中，在相同的循環(huán)溫度下，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，不同狀態(tài)合金熱疲勞裂紋的擴(kuò)展速率先增加，后趨于平緩，其中油淬+時(shí)效試樣裂紋最細(xì)最短，水淬+時(shí)效試樣次之，鑄態(tài)合金裂紋最長(zhǎng)，熱疲勞性能最差;在相同的循環(huán)次數(shù)下，隨著循環(huán)溫度的提高，不同狀態(tài)合金試樣的裂紋擴(kuò)展增加且裂紋更粗大，表面的氧化腐蝕越嚴(yán)重，合金試樣的裂紋擴(kuò)展方式為沿晶擴(kuò)展和穿晶擴(kuò)展，合金試樣的裂紋依靠氧化腐蝕區(qū)和內(nèi)部小裂紋的橋接進(jìn)行擴(kuò)展。

5、
　　 4、水淬+時(shí)效和油淬+時(shí)效的CuZnAl（RE）SMA，馬氏體組織隨著循環(huán)次數(shù)的增加，有長(zhǎng)大的趨勢(shì)。相同循環(huán)溫度下，循環(huán)次數(shù)越多，馬氏體長(zhǎng)大趨勢(shì)越大，排列越混亂;相同循環(huán)次數(shù)下，循環(huán)溫度越高，馬氏體長(zhǎng)大趨勢(shì)越明顯，排列越混亂;馬氏體條內(nèi)出現(xiàn)的新變體及位錯(cuò)纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)，破壞了馬氏體原來(lái)良好的邊界匹配關(guān)系，造成原子相互遷移產(chǎn)生錯(cuò)排，導(dǎo)致馬氏體的有序度下降，記憶效應(yīng)衰減;其中，油淬+時(shí)效合金記憶效應(yīng)優(yōu)于水淬+時(shí)效合金。