Fe-Mn-Si基合金的形狀記憶效應(yīng)及性能研究.pdf

1、形狀記憶合金是近幾十年發(fā)展起來的一種新型功能材料，也是當代新材料研究的熱點之一。形狀記憶合金最主要的特征是具有形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect，SME)。鐵基形狀記憶合金具有強度高、塑性好、易加工、價格低廉、使用方便等優(yōu)點，因此近年來成為人們研究的重點。 本課題設(shè)計了Fe-30Mn-5Si、Fe-20Mn-5Si-5Cr-3Ni兩種不同成分的合金，采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀等對合金的組織結(jié)構(gòu)進行

2、了觀察與分析，并研究了回復(fù)退火溫度、預(yù)變形量、熱機訓練工藝和淬火工藝對合金的形狀記憶效應(yīng)的影響。此外，針對這兩種不同成分的合金，測試了合金的耐腐蝕性能。然后在此基礎(chǔ)上，選擇具有較好形狀記憶效應(yīng)的合金制作鉚釘，對Fe基形狀記憶合金的應(yīng)用進行了初步研究。 Fe-30Mn-5Si、Fe-20Mn一5Si-5Cr-3Ni合金在外加應(yīng)力作用下，從面心立方結(jié)構(gòu)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕浇Y(jié)構(gòu)馬氏體。卸去外加應(yīng)力，對其進行回復(fù)退火，合金發(fā)生逆轉(zhuǎn)變，即

3、從馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。合金的馬氏體相變是層錯形核機制，由Shockley不全位錯的運動產(chǎn)生。同時由于層錯能較低，使得兩個Shockley不全位錯和一片層錯新產(chǎn)生的組態(tài)不易滑移，這就決定了其可逆運動途徑的唯一性，從而實現(xiàn)合金的形狀回復(fù)。 實驗表明，合金的形狀回復(fù)率隨預(yù)變形量的增加而減??；形狀回復(fù)率隨回復(fù)溫度的升高而增大，且在600℃左右達到最大值；熱一機械訓練可以明顯提高合金的形狀記憶效應(yīng)。在Fe-Mn—Si基合金中加入適量的Cr