CuAlNi形狀記憶合金制備及組織性能研究.pdf

1、本文以CuAlNi形狀記憶合金為研究對(duì)象,運(yùn)用真空非自耗電弧爐和高頻感應(yīng)爐,分別制備了添加Ti、Zr、B和Mn元素的多組不同成分CuAlNi合金,并進(jìn)行了不同熱處理工藝試驗(yàn),對(duì)不同成分、狀態(tài)的試樣分別進(jìn)行了顯微組織觀察、XRD物相分析、相轉(zhuǎn)變溫度、形狀回復(fù)率測(cè)試,研究不同合金元素及熱處理工藝對(duì)CuAlNi形狀記憶合金組織與性能的影響。結(jié)果表明:
　　熔煉工藝對(duì)合金質(zhì)量有很大的影響,通過(guò)AtecD型高頻感應(yīng)爐所制備合金鑄錠質(zhì)量?jī)?yōu)于W

2、K-Ⅱ型真空非自耗電弧爐。
　　Ti、Zr、B三種元素的添加能夠不同程度上細(xì)化CuAlNi合金晶粒,其中B元素細(xì)晶效果最顯著,能夠?qū)⒕Я脑瓉?lái)的1～2mm細(xì)化至150～200μm,同時(shí)鑄錠組織由柱狀晶狀變成為等軸晶。
　　隨著Al含量的增加,CuAlNi合金淬火后所獲得的M18R馬氏體單斜程度逐漸增加。其次,合金相轉(zhuǎn)變溫度隨之快速下降,但是形狀回復(fù)率卻逐漸升高。增加Ni含量可以遏制合金中γ2相析出,降低相轉(zhuǎn)變溫度同時(shí),合金形

3、狀回復(fù)率能夠得到一定提升。B元素在CuAlNi合金除了能夠起到細(xì)化合金晶粒尺寸的效果,還能夠顯著影響合金的共析點(diǎn),但是組織細(xì)化到150～200μm之后,繼續(xù)添加B元素細(xì)化組織的作用不大。添加Mn元素制備成的CuAlNiMnB合金與其它各組CuAlNi合金相比,能夠兼具高的相變溫度與更高的形狀回復(fù)率。
　　隨著淬火溫度的升高,CuAlNiMnB合金馬氏體條逐漸變得寬大平直,相變溫度則先升高后下降,Ms點(diǎn)在800℃×10min淬火后為

4、171.6℃,形狀回復(fù)率達(dá)最高值96％。合金有序度隨著保溫時(shí)間的延長(zhǎng),合金形狀回復(fù)率則隨時(shí)間呈現(xiàn)先快速升高后緩慢降低的趨勢(shì)。
　　回火處理可以調(diào)高合金的相變溫度并且增加合金硬度及形狀記憶效應(yīng)的熱穩(wěn)定性,但是在300℃下回火時(shí)間超過(guò)10min后,將導(dǎo)致馬氏體邊界模糊、平直性變差,同時(shí)開(kāi)始析出γ2相、嚴(yán)重削弱合金形狀記憶效應(yīng)。
　　綜合比較研究各組合金后得知,通過(guò)高頻感應(yīng)爐熔煉制備的CuAlNiMnB合金,經(jīng)800℃×10min