Cu-Al-Mn基形状记忆合金具有良好的塑性和形状记忆性能,且成本低并易于切削加工,因此具有极其广阔的应用前景。然而,Cu-Al-Mn基形状记忆合金的临界应力以及疲劳强度都比较低,阻碍了其更多的发展应用。本论文采用合金化方法以Cu-Al-Mn合金为基体,分别添加了 Cr、V和Ti元素,制备了Cu-Al-Mn-Cr、Cu-Al-Mn-V和Cu-Al-Mn-Ti三个体系的合金,并逐步采用金相、EPMA、XRD、DSC、压缩、TMA等测试方法,对各合金体系的微观组织结构、相变特性、力学性能和形状记忆性能进行了系统的研究。主要结论如下:(1)Cu-Al-Mn-Cr系合金具有可逆的马氏体相变,由L21母相、A2(Cr)析出相以及少量的2H(γ’1)马氏体组成。尽管合金在变形前都是L21奥氏体母相,但卸载后仍有部分应力诱发的2H(γ’1)马氏体发生稳定化而留存下来。因此,在本论文中,合金在室温变形的条件下,合金不仅在变形过程中表现出超弹性,也在卸载后加热时具有形状记忆效应。其结果进一步表明,Cu-12.8Al-7.5Mn-2.5Cr(wt.%,下同)合金有着良好的超弹性,其应变可达2.9%,同时具有1.5%的形状记忆效应。Cu-12.7Al-6.9Mn-1.8Cr合金具有更好的超弹性,在预应变为10%时超弹性应变可达5%,并具有2%的形状记忆效应。Cu-12.5Al-5.8Mn-4.1Cr合金的形状记忆效应在预应变为10%时可达2.5%,且仍呈现2.8%超弹性应变。(2)Cu-Al-Mn-V系合金由L21奥氏体母相、δ(V,Mn)析出相和2H(γ’1)马氏体相组成。合金中的δ(V,Mn)相和2H(γ’1)马氏体相的含量会随着V含量的增加而逐步递增。同Cu-Al-Mn-Cr合金类似,在室温变形时,由L21奥氏体母相压缩变形会发生应力诱发2H(γ’1)马氏体稳定化的现象。Cu-Al-Mn-V合金的超弹性和形状记忆效应可归纳为三类。Ⅰ类包括Cu-12.8Al-9.4Mn-1.8V和Cu-13.1Al-8.6Mn-2.1V两个合金,这类合金的超弹性很好,其超弹性应变可达5.4%和 3.9%。Ⅱ 类包括 Cu-12.9Al-6.8Mn-4.0V 和 Cu-13.4Al-6.3Mn-4.5V 两个合金,这类合金具有良好的形状记忆效应,其形状记忆效应可达3.5%和3.9%。Ⅲ类是Cu-13.4Al-8.7Mn-2.5V合金,其超弹性与形状记忆效应均介于前两类合金之间。(3)Cu-Al-Mn-Ti合金的微观组织由Cu2AlMn(L21母相)、Cu2TiAl(L21结构)以及2H(γ’1)马氏体构成。随着预变形的增加,部分Cu2AlMn母相由应力诱发转变成2H(γ’1)马氏体,并在卸载后发生稳定化。Cu-Al-Mn-Ti系合金随着Ti含量增加而呈现出不同的形状记忆性能。合金的超弹性及其应变随着Ti含量的增多而逐渐减小。Cu-12.9Al-8.3Mn-0.5Ti合金具有良好的超弹性,其最大超弹性应变可达4.6%。合金的形状记忆效应则随着Ti含量增加而升高,Cu-12.3Al-8.6Mn-1.9Ti和Cu-12.8Al-7.7Mn-2.6Ti合金有着良好的形状记忆效应,其最大值可达2.3%和2.5%。然而,随着进一步增加Ti的含量则会大幅降低合金的形状记忆性能,Cu-13.7Al-7.4Mn-4.3Ti合金中仅有1.8%最大超弹性应变和1.1%的最大形状记忆效应。