马氏体转变(三)

2.4影响钢中马氏体形态和亚结构的因素马氏体的组织形态与合金系组成和马氏体形成温度有密切关系。可以这样讲,合金系中合金元素对马氏体相变的影响主要表现在对马氏体相变点MS的影响和对马氏体形态的影响两个方面。对Fe-C合金,图19表示含C量与MS、残留奥氏体Ar和马氏体形态的关系。由图可见,随着钢中     

Ni—Ti—Nb宽滞后形状记忆合金的形变诱发马氏体相变及其可逆性

用透射电镜、高分辨电镜、不同温度下的拉伸试验以及电阻率－温度曲线测试研究了Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ合金形变诱发马氏体相变及其可逆性，分析了形变诱发马氏体的稳定性和可逆性与其变体界面结构之间的关系。结果表明，Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ合金在Ｍｓ－Ｍｓ＾σ温度区间加应力时发生应力诱发马氏体相变，而在Ｍｓ＾σ以上温度加应力时，发生应变诱发马氏体相变。形变对Ｎｉ－Ｔｉ－Ｎｂ合金的应力诱发马氏体界面结构有明显影响，随着拉伸变     

马氏体转变（三）

2.4影响钢中马氏体形态和亚结构的因素马氏体的组织形态与合金系组成和马氏体形成温度有密切关系。可以这样讲,合金系中合金元素对马氏体相变的影响主要表现在对马氏体相变点MS的影响和对马氏体形态的影响两个方面。对Fe-C合金,图19表示含C量与MS、残留奥氏体Ar和马氏体形态的关系。     

超弹性合金及应用

超弹性合金与形状记忆合金相同也是马氏体相变型合金 ,只不过前者是由应力产生马氏体相变 ,这种应力感生的马氏体相变所形成的材料特性就是超弹性。所谓超弹性就是材料在外力作用下产生远大于其弹性极限的应变量 ,当去掉载荷时它又能自动恢复其变形的现象。典型的超弹性合金有二种 :①富Ni的Ni Ti二元系合金 ,添加小于 1%的第 3元素 ,其应力感生的马氏体为单斜晶 ;②Ni Ti Cu X合金 ,其马氏体相为斜方晶 ,显示小应力滞后。超弹性合金应用十分广泛 ,最早大量生产使用的是女性ブラジャ -のアンダ -ワイヤ (乳罩底丝 ) ,目前多用于眼镜架 ,…     

固溶态Ti-41Nb合金的微观组织与力学行为研究

采用光学显微镜、力学性能测试和原位同步辐射高能X射线衍射等方法系统地研究了固溶态Ti-41Nb合金的微观组织与力学行为。结果表明,Ti-41Nb合金经800℃固溶淬火处理后,其等轴β基体上分布着微量的板条状α″马氏体,呈现典型的双相结构。在拉伸过程中,固溶态Ti-41Nb合金除发生弹性变形外,还发生了β→α″应力诱发马氏体相变。应力诱发马氏体相变在0.0%～3.3%应变范围内较剧烈,在3.3%～4.0%应变范围内相对轻微。在随后的卸载过程中,固溶态Ti-41Nb合金发生了弹性回复,同时伴随着α″→β逆马氏体相变。卸载后,固溶态Ti-41Nb合金中仍有大量的α″马氏体未转变为β母相,这导致合金仍有2.9%的残余应变。     

Cu-Al-Nb高温记忆合金显微组织与马氏体相变

研究了Cu72Al26.5Nb1.5高温记忆合金马微观组织结构与马氏体相变行为.结果表明,Cu72A126.5Nb1.5合金的铸态显微组织由基体相、γ2相、Nb(Cu、Al)以及Nb(Cu、Al)2相组成,冷却速度越快,y2相越少:而Nb(Cu、Al)与Nb(Cu、Al)2相并未随冷却速度变化而发生明显改变.Cu72Al26.5Nb1.5合金在加热冷却过程中发生β1←→β1马氏体正逆相变.母相为DO3有序的BCC结构,马氏体为M18R堆垛有序单斜结构,马氏体变体多呈自协作形态,变体内部亚结构主要为(1210)孪晶.时效对试验合金相变温度影响较大,在马氏体状态下时效,呈现出较强的马氏体稳定化现象,逆相变温度随时效时间的延长而显著升高.在母相状态下时效,马氏体相变温度随时效时间的延长先下降后上升,最后趋于稳定;在时效初期,逆相变温度随时效时间的延长而增大,在时效后期,逆相变温度随时效时间延长基本不发生变化.     

Fe-32%Ni合金超细晶粒奥氏体的马氏体相变微观结构研究

通过多轴锻造的方法实现了Fe-32%Ni合金奥氏体晶粒超细化,并进行深冷处理使之发生马氏体相变.采用透射电镜(TEM)观察了超细晶粒Fe-32%Ni合金奥氏体相变后马氏体的微观结构.结果表明,超细晶粒奥氏体相变后的马氏体片变得不再完整,部分马氏体片边缘变得弯曲,部分马氏体发生了中脊断裂现象;观察马氏体片的亚结构表明,有些马氏体片的亚结构是孪晶与高密度位错共存,有些马氏体片的亚结构转变为高密度位错.分析认为强变形马氏体特殊亚结构的生成是由于奥氏体组织细化大大提高了母相强度,加大了相变切变阻力和强变形奥氏体母相中大量位错的引入破坏了母相晶格原子排列的空间规律性等原因造成的.     

50Ti-50Pd高温形状记忆合金研究

研究了50Ti-50Pd合金的马氏体相变、显微组织和形状记忆效应。结果表明：实验合金马氏体相变热滞小,呈热弹性,室温相为B19斜方结构;固溶处理50Ti-50Pd合金试样的记忆效应随起始恢复温度的升高而增大,弯曲循环可改善合金的记忆效应。     

Influence of Sb addition on Martensitic and Magnetic Transformation in β+γ Two-phase Based Co-Ni-Al Shape Memory Alloy

利用OM，SEM，EDX，XRD，DSC和VSM研究了用Sb替代Al对Co41Ni32Al27合金马氏体相变和磁性的影响．结果表明Co41Ni32Al26Sb1合金仍然生成L10型马氏体，其马氏体相变温度和Curie点与淬火温度成正比关系，淬火温度每升高10K，马氏体相变温度约提高9K，而Curie点约提高7．5K．相同淬火温度下Co41Ni32Al26Sb1合金的马氏体相变温度比Co41Ni32Al27合金约高70K，而Curie点也高出15K．Co41Ni32Al26Sb1在1623K热处理时出现共晶组织，发生部分熔化现象．特别重要的是C041Ni32A12eSbl合金的马氏体相变温度范围大幅度缩小，为20-28K，只有Co41Ni32Al27合金的一半，有利于获得大磁致应变．用平均s＋d总电子浓度和平均磁价电子数分别解释了马氏体相变温度和Curie点的变化．     

磁性形状记忆合金与致冷材料

在高温下具有L21型（Heusler型）结构的Ni2MnGa和具有L12型结构的Fe3Pt合金，都是显示磁转变又显示热弹性马氏体相变的铁磁性形状记忆合金。它们在马氏体相变时不仅产生应力，并且在磁场作用下还可能发生再排列。因此，这些金属间化合物可望成为能够借助于磁场来控制较大应变的材料。NiMnGa合金薄膜在磁场下诱发马氏体相变引起显著的应变，并且撤去磁场后该应变即行回复，     

Ni-Mn-Ga合金马氏体相变温度与相变温度跨度的等静压调控

Ni-Mn基合金在磁驱动器、传感器、固态磁制冷、负热膨胀材料等领域具有潜在的应用价值。相变温度跨度较窄制约了Ni-Mn基合金的实际应用。为了有效拓宽相变温度跨度,以Ni_55.5Mn₁₈Ga_26.5为研究对象,利用实验手段研究合金的结构、相变特性以及相变温度跨度与等静压的内在关系。结果表明：合金在室温下为四方马氏体结构,其马氏体相变温度高于室温。马氏体相变温度与相变温度跨度均随等静压的增大而逐步增大。在正、反马氏体相变过程中,相变峰值温度与相变温度跨度对等静压的敏感度分别约为29.35、25.88 K/GPa和42.11、39.46 K/GPa。显然,等静压的应用不仅有利于驱动Ni-Mn-Ga合金的马氏体相变,而且有助于其相变温度跨度的拓宽。这些研究结果为Ni-Mn-Ga合金相变的调控与相变温度跨度的拓宽具有较好的指导意义。     

Fe-Mn-Si形状记忆合金应力诱发马氏体相变的X射线分析

采用X射线衍射法对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力诱发马氏体相变进行了定量的分析。研究结果表明，Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金试样在室温下拉伸，当变形量约为6％时，应力诱发ε马氏体的体积分数达最大值约64％；在预变形量超过5％时，α‘马氏体即开始出现且增加迅速；揭示在大变形下，Fe-Mn-Si合金中发生了应力诱发γ→ε→α‘马氏体相变。Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金试样在室温拉伸时应力诱发ε马氏体量较Fe-17Mn-5Si-10Cr-4Ni合金更多，即使在预变形量超过10％时，也不出现α‘马氏体。预变形温度降低，可促进应力诱发马氏体相变。     

Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶的磁控形状记忆效应和磁控超弹性特性

证实了Ni53.2Mn22.6Ga24.2单晶发生的两步马氏体相变行为是完全热弹性的.在磁场作用下,该材料的马氏体相变和中问马氏体相变展现出相同的应变特征,且具有磁控双向形状记忆效应.磁场下应力-应变特性的测量结果表明,磁场不但对压应力诱发马氏体相变过程中变体重取向所需应力的大小有影响,而且使原来不可逆的形变成为可逆,这种磁控超弹性特性预示了该合金用作磁控超弹性元器件材料的可能性.     

NiTi形状记忆合金马氏体相变研究

以NiTi合金为研究对象,在万能试验机上采用原位拉伸方法研究其马氏体相变的失稳情况。结果表明,NiTi合金马氏体形核时的应力应变曲线具有非线性变化特征。马氏体合并时,相变潜热增加了马氏体的形核功。马氏体分裂时,应力波动值较低。     

β基Ni52Ga28Fe20-xCox合金的马氏体相变和磁性转变

利用金相和SEM，XRD，DSC和VSM研究了Co含量x对Ni52Ga28Fe20-xCox合金马氏体相变和铁磁性的影响。结果表明：x≤6％时（原子分数，下同），Co代替Fe显著提高合金的马氏体相变温度，每1％Co可以使马氏体相变温度提高50K～60K，但对Curie点的影响不大。淬火温度从1423K降低到773K对马氏体相变温度的影响不大，但使Curie点提高20K-30K，其原因是母相的B2→L21转变导致的有序化程度提高。粉末试样X射线衍射发现1423K和773K2种温度处理后都只出现L10（2M）晶体结构类型的马氏体，并且合金粉末化后降低了马氏体相变温度和增加了γ相的析出，但块状Ni52Ga28Fe17Co3合金773K淬火后为14M型马氏体。     

Co41Ni32Al27-xSix合金的马氏体相变和磁性转变

利用金相显微组织分析技术、示差扫描量热法(DSC)和振动磁力计(VSM),考察了Co41Ni32Al27-xSix合金中Si元素含量x对马氏体相变和铁磁性转变的影响,用X射线衍射方法分析马氏体相的结构类型.增加x能够显著提高合金的马氏体相变温度,并且同时提高铁磁性转变Curie点;在x≤5的范围内,x增加1可以造成马氏体相变温度提高50-60 K,同时Curie点提高大约10 K;马氏体相的晶体结构仍然是L10型有序结构,但是随着x的增加,单胞体积减小.讨论了马氏体相变温度和Curie点同时提高的原因.     

马氏体相变研究的最新进展(四)

正3.2.4有色金属合金中的马氏体孪晶图47是Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B合金的马氏体组织中的孪晶形貌,可见呈现竹节状,竹节长短不等。图48是Cu-11Al合金的马氏体组织的电镜照片,可见马氏体片中存在贯穿的层错,层错微细而分布较为均匀。由于这类马氏体的亚结构以微细层错为主,甚至为全层错亚结构,故可称为层错型马氏体。层错亚结构也不能用切变机制解释。     

淬火温度对Co40.5Ni34Al25.5合金相变和磁性的影响

用金相显微分析、DSC和VSM方法研究了Co40.5Ni34Al25.5合金马氏体相变和Curie点随淬火温度的变化,通过三点弯曲试验研究其形状记忆效果.结果发现该合金马氏体相变温度和Curie点与淬火温度成正比关系.马氏体相变的4种温度,即Ms,Mf,As和Af基本平行变化,淬火温度每升高10℃,马氏体相变温度和Curie点升高8℃～9℃.β相中Al的含量随淬火温度升高而降低,因而使马氏体相变温度和Curie点升高.1320℃淬火的Co40.5Ni34Al25.5合金的弯曲强度约为450 MPa,弯曲试验表明Co40.5Ni34Al25.5合金有双向形状记忆特性.     

Co40Ni33.5Al26.5合金马氏体相变、磁性与淬火温度的关系

Co-Ni-Al合金不仅可以作为铁磁性形状记忆合金,也是传统和高温形状记忆合金的候选材料,本文通过金相显微分析,DSC和VSM方法,研究了Co40Ni33.5Al26.5合金马氏体相变和Curie点随淬火温度变化的情况,结果发现该合金马氏体相变温度和Curie点与淬火温度成正比关系.马氏体相变的4种温度,即Ms、Mf、As和At基本平行变化,淬火温度每升高10℃,马氏体相变温度升高8～9℃,而Curie点升高6～7℃.其马氏体相变温度和Curie点随淬火温度的变化与基体相β的成分变化有关,β相中Al的含量随淬火温度升高而降低,因而马氏体相变温度和Curie点升高.并且发现随着淬火温度升高,Co40Ni33.5Al26.5合金马氏体相的磁晶各向异性有减弱的倾向.     

材料的相变研究及其应用

Fe-C和Fe-X-C合金马氏体相变热力学的研究成果使结构钢的Ms温度能以热力学预测。建立铜基合金及Fe-Mn-Si基合金马氏体相变热力学，为铜基和铁基形状记忆合金的成分和工艺设计提供基础。提出含ZrO2陶瓷Ms温度的热力学计算方法，以及其母相晶粒大小影响Ms的正确表达式，对陶瓷的生产和工业应用都具有意义。修正马氏体变温相变动力学方程，显示低碳钢中影响碳扩散系数的合金元素影响残余奥氏体量，这有利于低碳马氏体组织钢的开发。GCr15轴承钢中残余奥氏体→马氏体的等温动力谠研究提高钢件的尺寸稳定性达34％。对Ni-Ti,Cu-Zn-Al,Fe-Mn-Si基合金及ZrO2陶瓷中马氏体相变及其逆相变特征的研究，揭示不同形状记忆材料中，影响形状记忆效应（SME）的一些重要因素，并由此获得改善SME的途径，有利于这些材料的开发应用。对Fe-C、钢、Cu-Zn,Cu-Al,Cu-Zn-Al及Ag-Cd合金贝氏体相变的热力学研究，观察到生长台阶，母相强化对相变影响的研究以及内耗测量结果，均显示贝氏体相变属扩散型机制。Cu-Zn-Al中加入贝氏体相变，并与其出现脆性有关。三元合金spinodal分解判据的建立，对借spinodal分解呈现高阻尼或高强度合金的开发可能具有价值。群论在相变晶体学成功地获得应用。由群论导出呈现晶体学可逆性的条件为形成单变体马氏体。应用孤粒子相变的形核－长大模型初见成效。随着功能材料的发展，二级相变理论在材料工程中将得到应用。纳米金属和合金常显示与大块晶体异常的晶体结构。初步揭示纳米材料在马氏体相变和扩散型相变中的一些特征：如高温相的稳定化，不同纳米度和不同制备方法呈现不同的相变产物，晶界偏聚引起脱溶临界温度的降低，以及过渡相的消失等。纳米材料的相变及其对性能的影响是纳米材料开发、应用的一项基础工作，值得重视。