柱状晶Cu-Al-Be合金的动态再结晶研究

摘要

柱状晶Cu-Al-Be合金具有优良的超弹性能和记忆性能,商业应用前景广阔。在实际应用中,不可避免的要对记忆合金进行塑性加工。研究表明,塑性变形所施加的应力将使合金的母相转变为马氏体,虽经热处理使马氏体恢复为母相,但在加热过程中发生动态再结晶使原来的柱状晶转变为等轴晶,柱状晶转变为等轴晶将使柱状晶的优异性能全部消失,因而对Cu-Al-Be合金动态再结晶行为的研究将成为一个亟待解决的问题。目前国内外对记忆合金的动态再结晶也进行了一些研究,但其目的基本上都是为了细化晶粒。实践证明,细化晶粒并不能提高合金的记忆性能,因此这些研究没有深入下去。基于此,本文以防止动态再结晶发生为目的,对柱状晶Cu-Al-Be合金的动态再结晶行为进行了研究。
　　 本课题采用热型连铸法以200mm／min的速度制备柱状晶Cu-Al-Be超弹性合金。采用等温变形的方法分别在450℃、500℃、550℃以不同的变形速率和变形量对Cu-Al-Be合金进行了压缩试验；用金相显微镜观察变形后的组织,通过Origin8.0将得到的力-位移曲线转变为真应力-真应变曲线；使用X射线衍射仪分析了不同温度和变形量对Cu-Al-Be合金生成相的影响；在室温下做拉伸试验,以测定变形条件对Cu-Al-Be合金可恢复应变及延伸率的影响:最后通过扫描电镜对不同变形条件下试样的弯曲疲劳断口进行了观察。
　　 研究结果表明:温度对动态再结晶的影响最为显著,随着变形温度的提高,动态再结晶越来越容易发生；当变形量为20％时,较难发生动态再结晶,而在变形速率相同的情况下,随着变形量的提高,动态再结晶发生的区域逐渐向变形温度降低的方向移动；低变形速率下容易发生不连续动态再结晶,且在其它变形条件相同的情况下,低变形速率比高变形速率更容易诱发动态再结晶。
　　 变形温度和变形量对析出相的影响较为显著。在450℃和500℃,析出相随着变形量的增加和温度的升高而增多,变形量达到60％以后大量析出；当变形温度为550℃时,γ2相随变形量的增加逐渐减少,这可能是动态再结晶的充分进行对γ2相的析出起到了抑制作用。
　　 在450℃进行小变形量的变形后,合金机械性能较好,延伸率高达67.5％,弯曲疲劳寿命高达240955次；随着变形量的增大,析出相逐渐增多或有动态再结晶发生,导致性能下降。在500℃变形后试样的性能相对450℃有所下降,但延伸率仍可达56％,弯曲疲劳寿命可达9万次以上。在550℃变形时,由于发生了较充分的动态再结晶,无论是拉伸性能还是弯曲疲劳性能都较差,延伸率不足20％,弯曲疲劳寿命仅为17452次。