论文部分内容阅读
铁基多晶形状记忆合金因其价格低廉，加工塑性好，强度高等优点，有望成为具有较好应用前景的一类功能材料，而有关铁基多晶形状记忆合金的研究还较少，其实际应用还尚未被人们充分认识和开发，因此对铁基多晶形状记忆合金进行研究，可以为铁基形状记忆合金的实际应用和发展低价格高性能的形状记忆合金提供理论基础。本文以Fe-Ni-Al-Ta基形状记忆合金为研究对象，采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、PCY型高温卧式膨胀仪、能谱仪和压力试验机等分析测试手段研究了Ta含量对Fe60.5-x Ni28Al11.5Ta x形状记忆合金组织结构和性能的影响；同时研究了不同时效时间对Fe59.5Ni28Al11.5Ta1形状记忆合金组织结构和性能的影响；之后研究了时效温度对添加Co元素后的多晶Fe42.5Ni28Co17Al11.5Ta1形状记忆合金组织结构和性能的影响。结果表明：（1）随着合金含Ta量的增加，γ’相析出量增加，强化了奥氏体基体。随着合金含Ta量的增加，合金的抗压强度、可恢复的应变和最大应变都先增大后减小，合金的残余应变则先减小后增大，当含Ta量为1%时，合金的可恢复应变最大，合金的最大应变相对最大，合金的残余应变相对最小，此时合金具有相对最好的伪弹性。Ta元素的加入能够降低合金的平均热膨胀系数，当合金含Ta量为1%时，合金的平均热膨胀系数相对最低。（2）Fe59.5Ni28Al11.5T a1形状记忆合金的组织结构和伪弹性受时效工艺影响显著。合金在时效处理后基体中存在α’相和沉淀强化相γ’相，这些相的大小、分布、体积分数受到时效工艺的影响，继而影响合金的伪弹性和强度。综合不同的时效时间下的伪弹性曲线看出，随着时效时间的增加，合金的应力诱发马氏体临界应力先减小后增大，合金的抗压强度和可恢复的应变都先增大后减小，合金的残余应变则先减小后增大，时效温度为873K保温60h时，合金的可恢复形变最大，达到14.9%，合金的残余应变相对最小，此时合金呈现出良好的伪弹性，且合金的抗压强度和硬度相对最大。此时合金中沉淀强化相γ’相较多，分布相对比较均匀。（3）对添加Co元素后的多晶Fe42.5Ni28Co17Al11.5Ta1形状记忆合金进行不同温度时效处理，合金中析出了不同的相，析出相的分布也不同，723K时效时，合金中析出了较多β相，主要聚集在晶界处，其降低了基体的强度。873K时效时，合金中析出了γ’相，其弥散分布在基体中，对基体起到强化作用，此时析出的β相相对较少。923K时效时，合金中析出的β相增多，1023K时效时，合金中析出了大量的β相，晶界上也聚集了大量的β相，另外此时γ’相也聚集长大，丧失了其弥散强化的作用。反映到伪弹性曲线上，随着时效温度的升高，合金的抗压强度、可恢复的应变先增大后减小，合金的残余应变则先减小后增大，时效温度为873K时，合金的抗压强度最大，到达2535Mpa，合金的可恢复形变最大，达到15.2%，合金的残余应变相对最小，此时合金具有相对较好的伪弹性。Co作为溶入固溶体中的溶质原子造成了晶格畸变，能使γ’相析出强化相增多，使合金的强度增大，但其对合金的伪弹性影响不大。