论文部分内容阅读
本文采用真空电弧熔炼法制备多晶Ni-Mn-Ga合金,使用高温压缩方法研究多晶Ni-Mn-Ga合金高温变形行为,使用高温拉伸方法表征多晶Ni-Mn-Ga合金高温塑性变形能力。基于热变形的研究结果,采用变形诱发晶粒长大热处理和热挤压两种热变形方式研究多晶Ni-Mn-Ga合金热变形组织与织构。利用光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)分析多晶Ni-Mn-Ga合金高温变形下的组织演化规律,获得多晶Ni-Mn-Ga合金高温压缩变形机制。使用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)分析多晶Ni-Mn-Ga合金高温拉伸变形组织变化。使用X射线衍射(XRD)和EBSD分析多晶Ni-Mn-Ga合金热变形后的织构。多晶Ni-Mn-Ga合金虽然室温下具有本征脆性,但在高温下具有塑性变形能力,在压缩时真应力-真应变曲线表现为随着真应变增加,首先快速出现流变应力峰值,随后进入稳态变形阶段。在高应变速率下,多晶Ni-Mn-Ga合金由于发生宏观失稳,流变应力在真应变0.2左右达到峰值,随后迅速下降。多晶Ni-Mn-Ga合金流变应力会随着应变速率的提高和温度的降低而上升。多晶Ni-Mn-Ga合金在低温下软化机制为动态回复;而在高温低速下为动态再结晶,高温中低速下软化机制为动态回复和动态再结晶。本文利用高温压缩结果建立了多晶Ni-Mn-Ga合金流变应力本构关系和多晶Ni-Mn-Ga合金在温度为600-1000℃,应变速率为0.001/s-1/s范围的热加工图。通过流变应力本构关系可知多晶Ni-Mn-Ga合金变形激活能为321.39kJ/mol。通过对热加工图分析可知,多晶Ni-Mn-Ga合金存在理想的变形区域,温度范围是750~800℃之间以及950~1000℃之间,应变速率在0.03/s~0.3/s之间。同时当应变速率高于0.3/s时,600-1000℃温度范围内均会发生失稳。多晶Ni-Mn-Ga合金高温拉伸时,750℃时表现为脆性断裂,当温度升高时,多晶Ni-Mn-Ga合金具有良好的塑性,延伸率最高可达到101.5%。通过断口分析可知,在750℃时断口为沿晶和穿晶脆性断裂特征。在800℃以上多晶Ni-Mn-Ga合金断口由正断区和许多剪切唇区组成,最后发生切离韧性断裂。通过金相观察表明800℃以上拉伸时,多晶Ni-Mn-Ga合金会明显发生晶粒长大过程,产生少晶组织,晶粒为与拉伸方向一致的拉长晶粒,这表明多晶Ni-Mn-Ga合金高温拉伸时变形机制为晶内位错的滑移和攀移。多晶Ni-Mn-Ga合金经过变形诱发晶粒长大热处理后,可以获得粗晶组织,在保温前变形将促进晶粒长大过程,而保温时施加压力将抑制晶粒长大。同时经过热处理后粗晶合金具有<111>丝织构,<111>方向平行于加压压力方向。多晶Ni-Mn-Ga合金经过热挤压变形后,会发生充分动态再结晶,生成细小的等轴晶粒。随着挤压比的增加,多晶Ni-Mn-Ga合金晶粒择优取向更加明显,织构组分为<111>平行于挤压方向的丝织构。同时多晶Ni-Mn-Ga合金发生马氏体相变时,孪晶会沿着平行于挤压方向排列。