Fe-Ni-Al-Ta基多晶形狀記憶合金的研究.pdf

1、鐵基多晶形狀記憶合金因其價(jià)格低廉,加工塑性好,強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為具有較好應(yīng)用前景的一類(lèi)功能材料,而有關(guān)鐵基多晶形狀記憶合金的研究還較少,其實(shí)際應(yīng)用還尚未被人們充分認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā),因此對(duì)鐵基多晶形狀記憶合金進(jìn)行研究,可以為鐵基形狀記憶合金的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展低價(jià)格高性能的形狀記憶合金提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以 Fe-Ni-Al-Ta基形狀記憶合金為研究對(duì)象,采用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、PCY型高溫臥式膨脹儀、能譜儀和壓力試驗(yàn)

2、機(jī)等分析測(cè)試手段研究了 Ta含量對(duì) x60.5-x2811.5Fe Ni Al Ta形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;同時(shí)研究了不同時(shí)效時(shí)間對(duì)Fe59.5Ni28Al11.5Ta1形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;之后研究了時(shí)效溫度對(duì)添加Co元素后的多晶1742.52811.51Fe Ni Co Al Ta形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明:
　　(1)隨著合金含Ta量的增加,γ'相析出量增加,強(qiáng)化了奧氏體基體。隨著合金含

3、Ta量的增加,合金的抗壓強(qiáng)度、可恢復(fù)的應(yīng)變和最大應(yīng)變都先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,當(dāng)含 Ta量為1％時(shí),合金的可恢復(fù)應(yīng)變最大,合金的最大應(yīng)變相對(duì)最大,合金的殘余應(yīng)變相對(duì)最小,此時(shí)合金具有相對(duì)最好的偽彈性。Ta元素的加入能夠降低合金的平均熱膨脹系數(shù),當(dāng)合金含Ta量為1%時(shí),合金的平均熱膨脹系數(shù)相對(duì)最低。
　　(2) Fe59.5Ni28Al11.5Ta1形狀記憶合金的組織結(jié)構(gòu)和偽彈性受時(shí)效工藝影響顯著。合金在時(shí)效處理

4、后基體中存在α'相和沉淀強(qiáng)化相γ'相,這些相的大小、分布、體積分?jǐn)?shù)受到時(shí)效工藝的影響,繼而影響合金的偽彈性和強(qiáng)度。綜合不同的時(shí)效時(shí)間下的偽彈性曲線看出,隨著時(shí)效時(shí)間的增加,合金的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體臨界應(yīng)力先減小后增大,合金的抗壓強(qiáng)度和可恢復(fù)的應(yīng)變都先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,時(shí)效溫度為873 K保溫60 h時(shí),合金的可恢復(fù)形變最大,達(dá)到14.9%,合金的殘余應(yīng)變相對(duì)最小,此時(shí)合金呈現(xiàn)出良好的偽彈性,且合金的抗壓強(qiáng)度和硬度相對(duì)

5、最大。此時(shí)合金中沉淀強(qiáng)化相γ'相較多,分布相對(duì)比較均勻。
　　(3)對(duì)添加Co元素后的多晶1742.52811.51FeNiCoAlTa形狀記憶合金進(jìn)行不同溫度時(shí)效處理,合金中析出了不同的相,析出相的分布也不同,723 K時(shí)效時(shí),合金中析出了較多β相,主要聚集在晶界處,其降低了基體的強(qiáng)度。873 K時(shí)效時(shí),合金中析出了γ'相,其彌散分布在基體中,對(duì)基體起到強(qiáng)化作用,此時(shí)析出的β相相對(duì)較少。923 K時(shí)效時(shí),合金中析出的β相增多,1

6、023 K時(shí)效時(shí),合金中析出了大量的β相,晶界上也聚集了大量的β相,另外此時(shí)γ'相也聚集長(zhǎng)大,喪失了其彌散強(qiáng)化的作用。反映到偽彈性曲線上,隨著時(shí)效溫度的升高,合金的抗壓強(qiáng)度、可恢復(fù)的應(yīng)變先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,時(shí)效溫度為873 K時(shí),合金的抗壓強(qiáng)度最大,到達(dá)2535 Mpa,合金的可恢復(fù)形變最大,達(dá)到15.2%,合金的殘余應(yīng)變相對(duì)最小,此時(shí)合金具有相對(duì)較好的偽彈性。Co作為溶入固溶體中的溶質(zhì)原子造成了晶格畸變,能使γ