CuAlMn系合金的形狀記憶效應(yīng)及晶體學(xué)計算.pdf

1、本文采用X射線衍射分析、金相組織觀察、掃描電鏡(SEM)及透射電鏡(TEM)分析、拉伸試驗和彎曲試驗、原子力顯微鏡(AFM)分析等方法,對Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金以及Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的馬氏體形態(tài)、內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、表面浮凸進(jìn)行了研究,并探討了時效對試驗合金形狀記憶效應(yīng)的影響,同時應(yīng)用精典晶體學(xué)表象理論及其位移矢量理論對Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金進(jìn)

2、行了晶體學(xué)計算.研究結(jié)果表明:合金成分不同,馬氏體形態(tài)、亞結(jié)構(gòu)及其晶體結(jié)構(gòu)也不同.Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金的馬氏體多呈板條狀,位向組合較為簡單,以平行態(tài)為主,其亞結(jié)構(gòu)多為孿晶,具有N2H晶體結(jié)構(gòu);Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的馬氏體形貌多為矛頭狀和羽毛狀,馬氏體變體間位向組合較為復(fù)雜,其亞結(jié)構(gòu)多為層錯,具有N18R晶體結(jié)構(gòu).在母相狀態(tài)下時效試驗表明:時效溫度不同、時間不同對記憶合金的顯微

3、組織及其記憶效應(yīng)的影響也不同.Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金低溫時效時,合金的組織幾乎無變化,只是馬氏體板條變細(xì),此時合金具有良好的記憶效應(yīng);中溫時效時有γ <,2>相析出,基體Al含量變低,馬氏體由孿晶亞結(jié)構(gòu)的2H馬氏體變?yōu)閷渝e亞結(jié)構(gòu)的18R馬氏體,但馬氏體含量幾乎不變,合金形狀恢復(fù)率仍很高;高溫時效,由于合金在350℃左右發(fā)生共析反應(yīng)(β→α+γ <,2>),使得淬火后馬氏體量急劇減少,合金的記憶效應(yīng)也隨之大大

4、減弱,同時由于γ<, 2>相的沿晶析出,合金的韌性變差,變形困難.Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的抗母相時效能力較差.對Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金進(jìn)行的應(yīng)力誘發(fā)試驗表明:隨著變形量的不同,試驗合金的馬氏體量、顯微組織及其亞結(jié)構(gòu)也不同,從而合金的記憶效應(yīng)也隨之受到影響.利用原子力顯微鏡(AFM)對Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金馬氏體表面浮凸進(jìn)行觀察與分析,結(jié)果表明:單變體馬氏

5、體浮凸多為"_/<'->"型,多變體馬氏體浮凸為"N"型和"帳篷"型;單變體在浮凸高度、浮凸寬度、浮凸角方面均大于多變體的;多變體馬氏體自協(xié)調(diào)性良好,易于再取向,幾乎形成為一種變體,有利于形狀記憶效應(yīng)的產(chǎn)生.應(yīng)用經(jīng)典晶體學(xué)表象理論、位移矢量理論對Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金進(jìn)行晶體學(xué)計算,結(jié)果表明:該合金的慣習(xí)面為(0.8801 0.3740 0.2958),即(311)面;又通過24種馬氏體變體的計算及其透射電