基于第二相定向性析出提高FeMnSi基合金記憶效應(yīng)的研究.pdf

1、目前，F(xiàn)eMnSiCrNi系形狀記憶合金在石油，化工和機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，其形狀記憶效應(yīng)較差，可回復(fù)變形量一般僅為2％～3％，導(dǎo)致FeMnSiCrNi系形狀記憶合金在工業(yè)中未能得以廣泛的應(yīng)用。為提高其形狀記憶效應(yīng)，本文從基于控制第二相定向析出提高FeMnSiCrNi合金形狀記憶效應(yīng)的構(gòu)想出發(fā)，提出了一種新工藝——形變時(shí)效，即先形變使合金在時(shí)效前形成有方向的γ/ε界面和層錯(cuò)，再時(shí)效時(shí)使第二相定向析出，由于第二相粒子對(duì)

2、奧氏體晶粒的區(qū)域化分割作用和對(duì)應(yīng)力誘發(fā)馬氏體長(zhǎng)大的阻礙作用，將有可能在這些被第二相分割的區(qū)域內(nèi)獲得薄片狀的應(yīng)力誘發(fā)ε馬氏體，從而有望顯著提高FeMnSi基合金的形狀記憶效應(yīng)。本文正是基于上述構(gòu)想，重點(diǎn)研究了不同的時(shí)效工藝對(duì)FeMnSi基合金中第二相析出的方向性，數(shù)量和分布的影響，及其對(duì)合金形狀記憶效應(yīng)的影響。得到了如下具有創(chuàng)新意義的研究成果： 形變時(shí)效能顯著提高FeMnSiCrNi合金的形狀記憶效應(yīng)。合金經(jīng)10％室溫拉伸形變后于

3、800℃時(shí)效300min時(shí)，合金的形狀記憶效應(yīng)最好，在預(yù)變形5％時(shí)其形狀回復(fù)率可以高達(dá)89％，比直接時(shí)效提高了41％，比固溶態(tài)提高了217％，達(dá)到了多次熱機(jī)械循環(huán)訓(xùn)練的效果。 形變時(shí)效顯著提高FeMnSi基合金形狀記憶效應(yīng)的機(jī)制在于合金形變時(shí)效后定向析出了大量的第二相。這種定向析出的第二相一方面可以強(qiáng)化奧氏體基體，抑制合金的塑性變形；另一方面由于其對(duì)奧氏體晶粒的分割和對(duì)應(yīng)力誘發(fā)馬氏體長(zhǎng)大的阻礙作用，使合金同一晶粒內(nèi)能獲得單一方向

4、薄片狀的應(yīng)力誘發(fā)￡馬氏體變體，從而提高了ε馬氏體的逆轉(zhuǎn)變性。 形變時(shí)效既能顯著提高合金的形狀記憶效應(yīng)，又能提高合金的回復(fù)應(yīng)力。對(duì)形變時(shí)效工藝參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，使形變時(shí)效既能顯著提高FeMnSiCrNi合金的形狀記憶效應(yīng)，又能提高合金的回復(fù)應(yīng)力，有利于其工程應(yīng)用。我們認(rèn)為Fe13.53Mn4.86Si8.16Cr3.82Ni0.16C合金的最佳形變時(shí)效工藝為時(shí)效前10％室溫形變+時(shí)效800℃×180min。經(jīng)此工藝參數(shù)形變時(shí)效后，合