Fe-Mn-Si形狀記憶合金設(shè)計(jì)及其試驗(yàn)研究.pdf

1、形狀記憶合金利用應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變或溫度誘發(fā)馬氏體相變實(shí)現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)，是一種新興的功能材料。Fe-Mn-Si合金是一種實(shí)用性能優(yōu)良、造價(jià)低廉的形狀記憶合金材料，近年來成為人們研究的熱點(diǎn)。盡管該合金研究起步較晚，但其在緊固件等方面應(yīng)用的優(yōu)越性使得對(duì)其研究進(jìn)展迅速。 本文對(duì)Fe-Mn-Si合金進(jìn)行了化學(xué)成分設(shè)計(jì)與分析、顯微結(jié)構(gòu)觀察與分析、硬度測試、不同回復(fù)退火溫度下形狀記憶回復(fù)率測試、不同預(yù)變形量下形狀記憶回復(fù)率測試以及形狀記憶訓(xùn)

2、練等試驗(yàn)研究。Mn、Si含量對(duì)合金的尼耳轉(zhuǎn)變點(diǎn)、奧氏體轉(zhuǎn)變終了溫度、馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度等參數(shù)有很強(qiáng)烈的影響，且由此影響合金的形狀記憶效應(yīng)。另外，Si的固溶強(qiáng)化作用提高了合金硬度。因此，合金成分選擇至關(guān)重要。要產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變及逆相變，避免全位錯(cuò)滑移的引入，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的形狀記憶效應(yīng)，合金中Mn的含量要控制在20％～30％，Si的含量要控制在4％～6％。本文采用工業(yè)純鐵、電解錳及純硅通過真空熔煉制備得到Fe-22.72Mn-5.01Si

3、合金。 Fe-22.72Mn-5.01Si合金高溫淬火后得到單一奧氏體相。在外加應(yīng)力作用下合金從面心立方結(jié)構(gòu)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)馬氏體。卸去外應(yīng)力，對(duì)其進(jìn)行回復(fù)退火，合金發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，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，兩個(gè)Shockley不全位錯(cuò)和一片層錯(cuò)產(chǎn)生的新組態(tài)不易滑移，決定了其可逆運(yùn)動(dòng)途徑的唯一性，從而實(shí)現(xiàn)形狀回復(fù)。 在一定的變形范圍