Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性

采用X射线衍射、透射电镜观察研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金不同变形条件下的应力诱发ε马氏体相变及其形状记忆效应。研究表明,停载时间为0～10 min时,试验合金形状恢复率随停载时间的增加而迅速增大,停载时间超过10min时,虽然应力诱发ε马氏体量增多,但形状恢复率却减小,造成这一现象的原因是应力诱发ε马氏体的稳定化。合金试样停载10 min可以有效地提高合金的形状记忆恢复率。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下马氏体相变的影响北大核心CSCD

采用X射线衍射和透射电镜研究了V对Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性的影响。研究表明:相同变形条件下,Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金中ε马氏体含量比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的要多,且ε马氏体量的变化速率远低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni和Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的应力松弛率均随停载时间的增加而增大,且Fe-17Mn-5Si-2Cr-2Ni-1V合金的松弛率大大低于Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金。     

Fe-Mn-Si合金循环变形中马氏体相变和应变疲劳特性

用X射线衍射分析、扫描电镜观察以及应变疲劳试验研究表明,Fe-Mn-Si形状记忆合金在承受正负交变应力作用时,可相应地发生应力诱发γ(←→)ε马氏体相变及其逆相变.Fe-Mn-Si形状记忆合金循环变形过程中的应力诱发γ(←→)ε马氏体相变及其逆相变能降低应力集中,抑制塑性滑移变形,减少疲劳裂纹的形成和扩展,使合金具有较高的应变疲劳强度.其弯曲疲劳断口类呈脆性断裂.Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni试验合金在应变幅值为±1.5%下的应变疲劳寿命达1300次,是U71Mn轨钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢的10倍左右.     

不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层研究

利用5 kW横流CO2激光器,在304不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe17Mn5Si10Cr4Ni记忆合金涂层并利用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、往复摩擦仪等仪器设备对熔覆层显微组织、微区成分、摩擦磨损性能进行了分析研究。结果表明,Fe-Mn-Si记忆合金涂层自顶端到熔合界面分别由等轴晶、树枝晶、柱状树枝晶、胞状晶和平面晶组成;激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层过程中,熔覆层内残余应力驱动诱发了γ→ε马氏体相变,相变变形可松弛熔覆层的残余应力;Fe-Mn-Si记忆合金涂层与304不锈钢基材相比,摩擦系数小、耐磨性好,磨损机制为磨粒磨损,摩擦力诱发γ→ε马氏体相变是熔覆层耐磨性得到显著提升的根本原因。     

Fe-Mn-Si记忆合金的疲劳特性

为分析Fe-Mn-Si记忆合金的疲劳特性,采用与该材料具有相同母相的304不锈钢作为对比材料,通过弯曲疲劳试验法测量两者在应变幅值为±3.5%时的疲劳断裂次数,并利用X射线衍射法(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)分析试样相组成和断口形貌。结果表明:Fe-Mn-Si记忆合金和304不锈钢的弯曲疲劳断裂次数分别为1159次和63次,断口形貌依次为韧窝和撕裂棱。前者断裂时的物相基本为ε马氏体,而后者几乎全部由α′马氏体组成,表明应力诱发Fe-Mn-Si记忆合金发生γ→ε马氏体相变。相变过程中,应力集中程度和裂纹扩展速度降低是Fe-Mn-Si记忆合金疲劳强度提高的机理。     

Fe-Mn-Si合金水泥约束下的应力诱发马氏体逆相变

采用X射线衍射分析、金相观察等对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金在水泥基体约束状态下的应力诱发ε马氏体逆相变特征进行研究。结果表明,与非约束状态相比,试验合金在水泥基体约束下的逆相变的终止温度Af升高,而且预应变越大,Af越高。水泥基体约束限制Fe-Mn-Si合金变形协调是造成其逆相变困难的主要原因。     

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。     

Fe-Mn-Si形状记忆合金低温松弛机理

采用X射线衍射，透射电镜以及恢复力测量，研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的低温松驰性能，结果表明，实验合金的低温松驰十分严重，恢复力在－60℃时较室温下松驰了57．17％，低温松驰后实验合金组织中存在较多的ε和α′马氏体，这些ε和α′马氏体主要是由应力诱发产生的，温度降低相变驱动力增大，在恢复力的作用下发生应力诱发ε和α′马氏体相变是导致Fe-Mn-Si合金低温松驰的根本原因，诱发的ε和α′马氏体量越多，松驰程度就越高。     

应变率和应变历史对Cu-Al-Zn形状记忆合金力学行为的影响

本文研究了不同应变率和应变历史对单相Cu-Al-Zn形状记忆合金的力学行为的影响.结果表明,在试验应变率0.001/s～0.1/s范围,单相记忆合金是一种应变率相关材料,抗拉强度Rm和断裂应变∈f随应变率的增加而降低,呈现应变率弱化效应;但是,应变率改变对母相的弹性变形、热弹马氏体相变的起始应力没有显著影响.实验结果还表明,合金存在明显的相变诱发应变滞后和应力松弛现象.     

热-机械循环训练对Fe-15Mn-4Si-8Cr-4Ni形状记忆合金耐腐蚀性能和低温应力松弛的影响

研究了热-机械循环训练对Fe-15Mn-4Si-8Cr-4Ni形状记忆合金耐腐蚀性能以及低温松弛的影响,结果表明,随着循环次数的增加,合金在5%NaOH溶液中的耐腐蚀性能呈下降的趋势,这是因为热-机械循环处理导致了碳化物的大量析出,从而降低合金的耐腐蚀性能;经过热-机械循环处理后合金的低温应力松弛率高于未经循环处理的合金,约提高3%左右.导致合金低温应力松弛率提高的原因是回复应力的提高为应力诱发ε马氏体相变提供了大的机械驱动力以及应力诱发ε马氏体的临界应力的降低.     

Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金约束下相变的电阻原位分析

通过同步测量约束加热和冷却过程中合金的电阻率和回复应力与温度的关系，对Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金约束下的转变过程进行了详细研究。结果表明，变形约束加热后的冷却过程中，回复应力随温度降低而增加。当回复应力增加到大于合金的屈服强度时，将首先发生塑性变形；然后随温度的进一步降低，回复应力到达应力诱发Е马氏体相变的临界应力时，回复应力将诱发Е马氏体相变，导致回复应力随温度的降低而下降。塑性变形和应力诱发Е马氏体相变都将显著松弛回复应力，降低合金冷却到室温时的回复应力。建立了合金加热和冷却过程中回复应力的方程。提出了该记忆合金管接头成分设计原则。     

预形变对Fe—Mn—Si合金γ=ε相变的影响

预形变强烈诱发Fe-Mn-Si合金产生γ→ε马氏体相变,预形变量较小时,形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向,同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同;随预形变量增大,ε马氏体大量增多,ε马氏体片之间呈现交叉;预变量越,大将 叉现象愈严重,形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要,原因之一,预形变对Fe-Mn-Si合金γ=ε相变过程的相变温度影响显著,随着预形变量的增大,合金的相变点Ms有不同程度升高,且含Si量越多,升高幅度越大;As和Af都明显升高,其升高幅度更为显著。     

利用拉伸曲线测定应变诱发马氏体相变能

依据应变诱发马氏体相变材料拉伸曲线的特点,提出了一种应变诱发马氏体相变能Ept的测定方法。并测定了3种材料在弹塑性失稳与应力平台阶段的相变能,结果表明,应变诱发马氏体相变能只与材料成分有关,且随应变量增加分别保持恒定值,随相变能Ept增加,Ms点降低,诱发马氏体的最小应变εph增大。     

应变约束相变对Ti44Ni47Nb9合金恢复应变的影响

研究了10％预应变Ti44Ni47Nb9合金应变约束相变加热温度Th对随后自由相变行为的影响，结果表明：经过约束相变循环的Ti44Ni47Nb9合金，在随后的自由相变过程输出两段恢复应变εr1和εr2，其值分别随约束相变加热温度Th升高而增加和减小，但合金总恢复应变εr(εr=εr1 εr2)却随Th。升高而降低．分析表明：恢复应变εr，的降低与约束逆相变过程中马氏体相在恢复力作用下拉伸变形导致合金产生了大量塑性变形有关，而两段恢复应变εr1和εr2的形成则与合金约束相变后形成应变量明显不同的M1和M2两部分取向马氏体逆相变相关．     

应变速率对β固溶Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响

研究应变速率对β固溶处理的Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响。结果表明,随着应变速率由5×10-4 s-1增加到1 500 s-1,合金都发生应力诱发马氏体转变,且诱发应力随着应变速率的增加而增加。金相形貌及XRD分析显示,在所有的应变率下,合金拉伸后的微观组织均由针片状α″相和β基体相组成。应用热激活界面运动模型及拉伸过程的温度升高解释了随着应变速率的增加,诱发应力增加的现象。     

应力松弛对应变诱发马氏体相变影响的有限元模拟

在基于新型淬火-分配-回火(Q-P-T)钢微观组织的有限元模型中,建立了产生马氏体相变的一维应变等效模型,模拟了单轴拉伸条件下的相变诱发塑性(TRIP)效应,由此揭示了该效应的微观机制.TRIP效应产生的应力松弛有效地缓解了未转变的残余奥氏体和邻近马氏体的应力,阻止了裂纹的形成,并使较多的残余奥氏体在较大的应变下存在,这是TRIP效应的起因;模拟结果还显示,相变形成的新(应变诱发)马氏体比原始(热诱发)马氏体承载更大的应力,由此预测裂纹首先在新马氏体中或其边界处形成.应力松弛效应使应变诱发马氏体断续缓慢地生成,这与实验观察结果相符.通过比较有应力松弛效应和无应力松弛效应的有限元模拟结果发现,无应力松弛效应使应变诱发马氏体相继快速地生成,这与实验不符,由此反证TRIP效应必然产生应力松弛.     

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     

热诱发ε马氏体量对Co-30Ni合金形状记忆效应的影响

为了明确具有ε马氏体转变的Co-Ni基合金形状记忆效应的来源,通过控制不同变形温度,在Co-30Ni合金中获得不同数量的热诱发ε马氏体,在此基础上利用OM和XRD研究了变形时预先存在的热诱发ε马氏体的演化及其对应力诱发ε马氏体转变的影响,并采用弯曲法表征了合金的形状记忆效应。结果表明:合金的形状记忆效应都随热诱发和应力诱发ε马氏体数量的增加而升高,但原位金相未观察到热诱发ε马氏体在应力下的长大合并。Co-Ni基合金的形状记忆效应来源于应力诱发ε马氏体转变,而不是热诱发ε马氏体在应力下的长大合并。低的母相屈服强度是Co-Ni合金形状记忆效应差的原因。预先形成的热诱发ε马氏体能提高母相的屈服强度,因而有利于形状记忆效应的提高。     

高应变率下Ni-Ti合金力学性能及微观组织研究

摘 要: 利用INSTRON5985电子万能试验机和分离式Hankinson压杆冲击加载装置对Ni-Ti形状记忆合金棒材进行准静态和动态力学性能研究,并通过XRD、光学显微镜、SEM等微观分析方法对不同状态下的微观组织结构进行分析。结果表明：Ni-Ti合金原始组织存在B2奥氏体相、B19’马氏体相、Ni3Ti4相,晶粒细小且呈等轴分布;准静态压缩和动态压缩均发生应力诱发马氏体相变,但动态压缩应力-应变曲线无屈服平台出现,存在应变率硬化效应;在一定的应变率范围内,随着应变率的提高,晶粒内条纹状组织增多,应力诱发马氏体相变程度增大。