铜基形状记忆合金的相变内耗及其机制

摘要

热弹性马氏体相变是形状记忆合金最重要的特征,它对形状记忆合金的形状记忆效应、超弹性和高阻尼特性有着极其关键的作用.而材料的内耗行为对结构变化较为敏感,在反映材料内部微观组织结构变化上有独特的优点,是研究各类缺陷和结构变化的有效手段.所以,系统地研究相变过程中内耗与外界场的关系,有助于了解相变内耗的规律及产生机制,进而深化对相变过程中相界面运动微观过程的认识.在完全相变状态下,该文对Cu-Al-Ni-Mn-Ti形状记忆合金系统地测定了变温和等温内耗—温度谱、内耗—变温速率谱、内耗—频率谱以及内耗—应变振幅谱,分析了热弹性马氏体相变内耗的一般特征及规律.从实验结果可以看出同非热弹性马氏体相变内耗与T/f成正比不同,Cu-Al-Ni-Mn-Ti形状记忆合金的内耗与T/f呈现明显的非线性关系,这种非线性关系是原有的相变内耗理论难以解释的.为了研究Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金相变内耗峰非线性关系的产生机制,该文采用一种新的方法(不完全相变法)测定了Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金变温逆相变过程中的内耗—温度谱、内耗—频率谱、内耗—变温速率谱.实验发现通常测得的相变内耗峰实质上由两个内耗峰(低温峰内耗P<,L>、高温峰内耗P<,H>)叠加而成.因此说明相变过程是一个多机制过程,低温内耗峰和高温内耗峰分别对应于不同的相变机制.低温内耗峰在频率谱上有最大值,是依赖于时间的,与相界面的切向粘性运动有关;高温峰与频率成反比,联系着相界面的法向运动,对应于马氏体相的单位时间的体积变化.而正是这种相变过程的复杂性才产生了相变内耗的线性和非线性的不同表现.

目录

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致谢

第一章绪论

1.1形状记忆合金概述

1.1.1形状记忆合金的发展

1.1.2形状记忆合金的性能和应用

1.2 热弹性马氏体相变

1.2.1热弹性马氏体相变的一般特征

1.2.2热弹性马氏体相变热力学特征

1.2.3热弹性马氏体相变晶体学特征

1.3低频相变内耗行为及机制

1.3.1内耗的特征及发展应用

1.3.2内耗的分类

1.3.3低频相变内耗峰特征

1.3.4低频相变内耗机制

1.4本文研究的目的和意义

第二章 实验的方法和基本原理

2.1实验样品的制备

2.2内耗测量及内耗仪

2.2.1内耗的微观机制

2.2.2内耗测量常用的实验方法

2.2.3内耗测量常见的内耗谱

2.2.4常用内耗的测量仪器简介

2.2.5多功能内耗仪

2.2.6多功能内耗仪测量原理及内耗、相对动力学模量的计算公式

2.3实验方法

2.3.1内耗实验方法

2.3.2 Cu-Al-Ni-Mn-Ti形状记忆合金相变点的测定

第三章Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金的一般相变内耗行为

3.1热循环效应

3.2 Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金的连续变温过程中的相变内耗

3.2.1相变内耗峰与温度的关系

3.2.2相变内耗峰对变温速率的依赖关系

3.2.3相变内耗峰与振动频率的关系

3.2.4相变内耗峰与应变振幅的关系

3.3等温时效过程中的内耗

3.4实验结果的分析及讨论

3.4.1热循环效应

3.4.2连续变温相变内耗峰

3.4.3等温时效内耗

3.5本章小结

第四章不完全相变时Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金的相变内耗行为

4.1实验的方法

4.2实验结果

4.3实验结果分析

4.4本章小结

第五章全文总结和展望

5.1全文结论

5.2展望

参考文献