Fe-Mn-Si形状记忆合金电脉冲预处理作用的研究

摘要

该文从实际应用角度出发,根据合金中各元素对铁基形状记忆合金性能的影响,设计并研制了Fe12Cr6Nil6Mn5Si形状记忆合金.对该合金的冶炼工艺,热敏感性,高温塑性进行了考察.为了进一步提高铁基形状记忆合金的记忆性能,拓宽其应用领域,该文主要探索了新的处理方法—电脉冲预处理对Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆性能及力学性能的影响, 并对其微观机理进行了初步探讨.研究结果表明,EF1+AOD+EF2的冶炼工艺适于该合金的冶炼,Fe12Cr6Nil6Mn5Si热敏感性强,高温塑性区窄.利用弯曲法测试该形状记忆合金的形状记忆性能,发现该合金具有较优越的形状记忆性能.电脉冲预处理研究表明,电脉冲作用显著提高合金的形状记忆效应(SME),其作用的效果随脉冲频率、脉冲作用时间改变而改变.在实验范围内电脉冲频率为15HZ,作用时间为15min时,合金取得最佳记忆效果.电脉冲的作用同时改变了合金的力学性能,使其强度显著提高.该文还考察了

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第一章绪论

1.1形状记忆效应

1.2形状记忆合金的发展概况

1.2.1形状记忆合金的发展历史

1.2.2形状记忆合金的应用

1.3铁基形状记忆合金的研究现状

1.3.1 Fe-Pt合金和Fe-Pt合金

1.3.2 Fe-Ni-C合金

1.3.3 Fe-Ni-Co-Ti系合金

1.3.4 Fe-Mn-Si合金

1.4影响Fe-Mn-Si合金形状记忆效应的因素

1.4.1合金元素的影响作用

1.4.2 Neel转变的影响作用

1.4.3热循环的影响作用

1.4.4热机械训练和奥氏体预变形的影响作用

1.4.5变形温度的影响作用

1.5材料研究中的电作用技术

1.5.1电作用对液态金属凝固组织的影响

1.5.2电作用对固态金属力学性能的影响

1.5.3精密零件的制造

1.5.4对非晶合金合金化过程的影响

1.6论文的选题和主要研究内容

第二章Fe12Cr6Ni16Mn5Si形状记忆合金的研制

2.1 FeMnSi基形状记忆合金的设计思路

2.2 FeMnSi基形状记忆合金的成分选择

2.2.1形状记忆合金中各成分元素的作用

2.2.2 FeMnSi基形状记忆合金的成分确定

2.3 Fe12Cr6Ni16Mn5Si合金的制备

2.3.1工艺流程及控制

2.3.2成分分析与性能检测

2.4本章小结

第三章Fe12Cr6Ni16Mn5Si合金的电脉冲预处理作用

3.1实验材料及设备

3.2实验方法

3.2.1试样的制备

3.2.2试样的电脉冲处理

3.2.3形状记忆效应测试

3.3结果与讨论

3.3.1电脉冲频率对合金形状记忆效应的影响

3.3.2电脉冲作用时间对合金形状记忆效应的影响

3.3.3预应变量对电脉冲作用的影响

3.3.4训练次数对合金形状记忆效应的影响

3.3.5回复温度对合金形状记忆效应的影响

3.3.6回复时间对合金形状记忆效应的影响

3.3.7合金的拉伸实验

3.4本章小结

第四章电脉冲作用的微观机理探讨

4.1合金的透射电子显微分析

4.2 FeMnSi系合金形状记忆效应的机制

4.3ε马氏体的形核长大机制

4.3.1极轴机制

4.3.2层错机制

4.4影响FeMnSi系记忆合金形状记忆效应的微观因素

4.4.1母相的晶粒度

4.4.2马氏体的存在状态

4.5电脉冲对形状记忆合金微观结构的作用

4.5.1电脉冲作用的电子风力

4.5.2降低马氏体形核位错能

4.5.3提高层错密度与排列齐整度

4.6本章小结

第五章结论

参考文献

发表论文及科研情况

致谢