Cu-Al-Ni-Be形狀記憶合金單晶制備及其性能特性研究.pdf

1、由于Cu基形狀合金的不同晶位方向的彈性系數(shù)相差很大，其各向異性因子高達13，普遍存在疲勞性能差，易斷裂。如果合金的顯微組織呈有序排列的柱狀組織(單晶)，那么所有的晶界取向?qū)⑵叫杏谳S向，彈性應(yīng)變成分在晶界的共格性將是適性條件，這樣一來，盡管合金的彈性在各晶位取向相差很大，但是沿軸向進行彈性變形時，晶界上產(chǎn)生的應(yīng)力集中很小，這樣有助于疲勞壽命等特性的提高。 本論文結(jié)合CuAlNi系合金和CuAlBe系合金兩種記憶合金的各自的特性，以

2、Be部分替代Ni，將Ni、Be兩種合金元素同時加入，構(gòu)成一新的CuAlNiBe四元合金系(成分為：Cu 83.5％A1 12.5％Ni 3.5％：Be0.5％)開展單晶制備和性能特性的研究。 自行設(shè)計了一臺高溫度梯度定向凝固爐，采用選晶法制備出了CuAlNiBe四元形狀記憶合金系的單晶材料，并對其性能特性作了系統(tǒng)研究。新的CuAINiBe四元合金力學(xué)和記憶性能與CuAlNi和CuAlBe的單晶、柱狀晶的性能進行了全面系統(tǒng)比較：

3、 力學(xué)性能：CuAlNiBe合金單晶材料抗拉強度σ<,b>=780MPa，延伸率ε=17％，而CuAlNi合金多晶材料σ<,b>=150MPa，ε=3％。 形狀記憶性能：CuAlNiBe單晶的的最大可恢復(fù)應(yīng)變量達到10％，與TiNi形狀記憶合金的最大可恢復(fù)應(yīng)變量9～10％相當(dāng)。明顯地比CuAl系合金多晶材料的1-4％高得多。 同時，無晶界的單晶材料具有最佳的冷熱循環(huán)疲勞特性。CuAlNiBe單晶材料疲勞斷裂次數(shù)75

4、0次左右，而其多晶材料僅7次。 實驗研究證明了，自行設(shè)計制造的定向凝固爐、所采用的引晶器及定向凝固工藝制備單晶的可行性。為改善Cu-Al系形狀記憶合金的特性、性能提供了方向。但應(yīng)該看到，這樣的制備方法生產(chǎn)效率低，耗材大，成本偏高，只適宜用于實驗室研究。要生產(chǎn)批量單晶Cu-Al系形狀記憶合金單晶線坯，還應(yīng)該采用人們熟知的OCC法單晶連鑄技術(shù)，這不僅可大大提高單晶成功率和工作效率，也使制備成本降下來，從而使單晶Cu-Al系形狀記憶合