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本文采用X射线衍射分析、金相组织观察、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)分析、拉伸试验和弯曲试验、原子力显微镜(AFM)分析等方法,对Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金以及Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的马氏体形态、内部亚结构、晶体结构、表面浮凸进行了研究,并探讨了时效对试验合金形状记忆效应的影响,同时应用精典晶体学表象理论及其位移矢量理论对Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金进行了晶体学计算。 研究结果表明:合金成分不同,马氏体形态、亚结构及其晶体结构也不同。Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金的马氏体多呈板条状,位向组合较为简单,以平行态为主,其亚结构多为孪晶,具有N2H晶体结构;Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的马氏体形貌多为矛头状和羽毛状,马氏体变体间位向组合较为复杂,其亚结构多为层错,具有N18R晶体结构。 在母相状态下时效试验表明:时效温度不同、时间不同对记忆合金的显微组织及其记忆效应的影响也不同。Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金低温时效时,合金的组织几乎无变化,只是马氏体板条变细,此时合金具有良好的记忆效应;中温时效时有γ2相析出,基体Al含量变低,马氏体由孪晶亚结构的2H马氏体变为层错亚结构的18R马氏体,但马氏体含量几乎不变,合金形状恢复率仍很高;高温时效,由于合会在350℃左右发生共析反应(β→α+γ2),使得淬火后马氏体量急剧减少,合金的记忆效应也随之大大减弱,同时由于γ2相的沿晶析出,合金的韧性变差,变形困难。Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金的抗母相时效能力较差。 对Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金进行的应力诱发试验表明:随着变形量的不同,试验合金的马氏体量、显微组织及其亚结构也不同,从而合金的记忆效应也随之受到影响。 利用原子力显微镜(AFM)对Cu-8.66Al-7.51Mn-4.48Zn合金马氏体表面浮凸进行观察与分析,结果表明:单变体马氏体浮凸多为“(?)”型,多变体马氏体浮凸为“N”型和“帐篷”型;单变体在浮凸高度、浮凸宽度、浮凸角方面均大于多变体的;多变体马氏体自协调性良好,易于再取向,几乎形成为一种变体,有利于形状记忆效应的产生。 应用经典晶体学表象理论、位移矢量理论对Cu-10.45Al-5.48Mn-2.53Zn合金进行晶体学计算,结果表明:该合金的惯习面为(0.8801 0.3740 0.2958),即(311)面;又通过Cu川Mn系合金的形状记忆效应及品体学计算24种马氏体变体的计算及其透射电镜的分析可知,该合金的马氏体变体的自协作效应良好。