Fe-Mn-Si基合金的形狀記憶效應(yīng)及性能研究.pdf

1、形狀記憶合金是近幾十年發(fā)展起來的一種新型功能材料，也是當(dāng)代新材料研究的熱點(diǎn)之一。形狀記憶合金最主要的特征是具有形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect，SME)。鐵基形狀記憶合金具有強(qiáng)度高、塑性好、易加工、價(jià)格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來成為人們研究的重點(diǎn)。 本課題設(shè)計(jì)了Fe-30Mn-5Si、Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni兩種不同成分的合金，采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀等對合金的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行

2、了觀察與分析，并研究了回復(fù)退火溫度、預(yù)變形量、熱機(jī)訓(xùn)練工藝和淬火工藝對合金的形狀記憶效應(yīng)的影響。此外，針對這兩種不同成分的合金，測試了合金的耐腐蝕性能。然后在此基礎(chǔ)上，選擇具有較好形狀記憶效應(yīng)的合金制作鉚釘，對Fe基形狀記憶合金的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。 Fe-30Mn-5Si、Fe-20Mn一5Si-5Cr-3Ni合金在外加應(yīng)力作用下，從面心立方結(jié)構(gòu)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)馬氏體。卸去外加應(yīng)力，對其進(jìn)行回復(fù)退火，合金發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，即

3、從馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。合金的馬氏體相變是層錯(cuò)形核機(jī)制，由Shockley不全位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。同時(shí)由于層錯(cuò)能較低，使得兩個(gè)Shockley不全位錯(cuò)和一片層錯(cuò)新產(chǎn)生的組態(tài)不易滑移，這就決定了其可逆運(yùn)動(dòng)途徑的唯一性，從而實(shí)現(xiàn)合金的形狀回復(fù)。 實(shí)驗(yàn)表明，合金的形狀回復(fù)率隨預(yù)變形量的增加而減小；形狀回復(fù)率隨回復(fù)溫度的升高而增大，且在600℃左右達(dá)到最大值；熱一機(jī)械訓(xùn)練可以明顯提高合金的形狀記憶效應(yīng)。在Fe-Mn—Si基合金中加入適量的Cr