热处理对Cu-Zn-Al形状记忆合金微观组织与性能的影响

摘要

本文采用动态记忆效应测试、金相组织观察、X射线分析等方法,对Cu-Zn-Al合金的马氏体形貌和结构进行了研究,并探讨了不同的热处理工艺对微观组织和形状记忆效应的影响.结果表明: 淬火保温温度对合金形状回复的影响非常明显,随着保温温度的升高,合金晶粒长大,Ms点不断升高.实验合金在600℃～750℃范围内淬火得到的组织中存在相当数量的α相,合金的形状回复率在800℃后趋于稳定并达到最大值.淬火生成的马氏体片界平直清晰,晶界无任何新相析出.800℃～900℃形状回复率趋于稳定没有明显下降. 合金的形状记忆效应对淬火保温时间也较为敏感.800℃淬火保温随着时间的增加,合金的形状记忆效应是一个先增加再减小的过程.当淬火保温时间过短或过长都会损害合金的记忆性能,只有在适当的保温时间才具有较高形状记忆效应.合金在800℃淬火保温15min时得到最佳的形状记忆效果. 在同一种处理工艺下,在马氏体状态所加预应变量,对形状记忆效应有明显影响.对于试验合金而言,存在一个临界的预变形量εL(e=3.3﹪),当ε<εL时,形状记忆回复率随着预变形量的增大而增大；而当ε>εL时,形状记忆回复率又随着预变形量的增大而减小. 淬火冷却介质不同,合金的记忆效应也有所不同.相变驱动力较大时,马氏体明显粗大,形状记忆效应明显提高. 实验合金在室温下长期时效其记忆性能有小幅下降.在较低温区较短时间时效(100 ℃～150℃)合金的单向回复率有所提高.随着时效温度的提高(200℃～300℃),合金发生贝氏体相变,从而逐渐失去记忆性能.对于双向记忆性能而言,在低温时效(100℃～150℃)的过程中随着时效时间的延长记忆性能不断的衰减,随着时效温度的提高(200℃～300℃)同样发生贝氏体相变失去记忆性能. 形状记忆训练可以使合金获得择优取向的马氏体,从而获得较高的、稳定的双程记忆效应,但同时使合金的单程记忆性能下降.随着热循环的进行,合金的单双向记忆性能都呈明显的下降趋势.

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1形状记忆合金概述

1.1.1形状记忆效应

1.1.2形状记忆效应分类

1.2形状记忆合金的分类

1.2.1 Ni-Ti系合金

1.2.2 Fe-基合金

1.2.3 Cu-基合金

1.2.4形状记忆合金的应用

1.3铜基形状记忆合金

1.3.1 Cu基形状记忆合金相变晶体学特征

1.3.2影响Cu基形状记忆合金记忆效应的因素

1.3.3 Cu基形状记忆合金的热循环稳定性

1.4本研究的目的，意义及其技术路线

1.4.1目的和意义

1.4.2难点与创新点

1.4.3实验技术路线

2实验材料和测试方法

2.1合金熔炼

2.2试样制备

2.3热处理工艺

2.3.1淬火处理

2.3.2时效处理

2.4性能测试

2.4.1形状回复率的测定

2.4.2双程记忆效应训练工艺

2.4.3热循环试样处理方法

2.4.4金相试样的制备和分析

2.4.5 X射线分析

2.4.6相变点的测定

3淬火处理对合金组织与性能的影响

3.1淬火温度对合金形状回复率和微观组织的影响

3.1.1淬火温度对形状回复率的影响

3.1.2淬火温度对微观组织的影响

3.1.3淬火温度对合金相变点的影响

3.1.4分析与讨论

3.2淬火保温时间对合金形状回复率和微观组织的影响

3.2.1淬火保温时间对合金形状回复率的影响

3.2.2淬火保温时间对合金微观组织的影响

3.2.3分析与讨论

3.3预变形量对合金性能的影响

3.3.1合金回复率的测试及金相组织观察

3.3.2分析与讨论

3.4淬火介质对合金组织与记忆性能的影响

3.4.1淬火介质对组织与记忆性能的影响

3.4.2分析与讨论

3.5本章小结

4时效对合金性能的影响

4.1室温自然时效

4.1.1室温自然时效对合金回复率的影响

4.1.2室温自然时效对合金微观组织的影响

4.2母相状态时效

4.2.1时效对合金单向回复率的影响

4.2.2时效对合金双向回复率的影响

4.2.3母相时效时间对微观组织的影响

4.2.4母相时效温度对微观组织的影响

4.3母相二级时效和中温时效

4.3.1母相二级时效对合金组织和性能的影响

4.3.2母相中温时效

4.4分析与讨论

4.5本章小结

5训练和热循环对合金记忆性能的影响

5.1 SME训练对合金组织和性能的影响

5.1.1 SME训练对合金形状回复率的影响

5.1.2 SME训练对合金微观组织的影响

5.1.3分析与讨论

5.2热循环对合金组织和性能的影响

5.2.1热循环对形状回复率的影响

5.2.2热循环对合金组织的影响

5.2.3热循环中X-射线谱的变化

5.2.4分析与讨论

5.3本章小结

6结论

致谢

参考文献

作者在攻读硕士期间撰写和发表的论文