F6-21Ni-4Mn合金强脉冲磁场诱发马氏体相变的研究

采用磁性测量、光学金相和强脉冲磁场,研究了Fe-21Ni-4Mn合金的磁场诱发马氏体相变。发现在M_s点以上,当施加的磁场高于某一临界值(临界磁场)时,便能诱发马氏体相交;临界磁场随温度的升高而增加,并与ΔT(T-M_s)成直线关系;脉冲磁场强烈地促进变温转变,抑制等温转变;磁场对Fe-21Ni-4Mn合金的马氏体相变作用主要是Zeeman效应,求得在M_s点变温的熵变ΔS_(M_S)~(1t)为·13J/mol·K·同时发现磁场诱发的马氏体形貌为板条伏、片状和蝶状,其形成量随施加的最大磁场强度成线性增加。     

Mn含量对Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金记忆效应的影响机制

采用OM,EBSD,XRD,TEM和SQUID研究了3种不同Mn含量的固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni合金在马氏体转变开始温度Ms以上10 K(Ms+10 K)变形前后的形状记忆效应和微观组织.结果表明,固溶态Fe-(14~21)Mn-5.5Si-8.5Cr-5Ni合金的形状记忆效应随Mn含量增加而增加.这是由于:一方面,奥氏体屈服强度与应力诱发e马氏体临界应力的差值随着Mn含量的增加而增大,即提高Mn含量增强了奥氏体抵抗塑性变形的能力;另一方面,Mn含量的提高减小了应力诱发e马氏体的宽度,抑制了a'马氏体的引入,从而提高了应力诱发e马氏体的可逆性.     

Fe—Mn—Ge合金γ→ε马氏体相变的研究

利用金相组织观察,透射电子显微镜（TEM）分析和点阵参数测定方法研究了Ge含量对Fe-24Mn合金马氏体相变和显微组织结构的影响。结果表明,Fe-24Mn合金在冷却过程中产生大量的ε马氏体,在较低Ge含量合金中的后形成马氏体可以穿越或终止在另一取向的先形成马氏体片中,宽大的马氏体片是由大量相互平行的层错构成,随Ge含量的增加,马氏体片之间以交截或平行为主,这一结果表明：Ge的加入使Fe-24Mn合金中奥氏体层错能增加,合金中的ε马氏体数量减少,马氏体转变开始点Ms降低,Ge增大Fe-24Mn合金奥氏体的点阵常数,但对Fe-24Mn合金形状记忆效应的影响并不显著。     

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。     

高铬铸铁变温马氏体相变与摩擦诱发马氏体相变关系的研究

对三种含Mn、Si、Mo亚共晶高铬铸铁的变温马氏体相变进行了DSC分析,并对表层的摩擦诱发马氏体做了X射线衍射分析。结果表明,变温马氏体相变前期,马氏体形核、长大阻力较大。在M_s温度相近的情况下,变温马氏体相变形核、长大速率快的,其摩擦诱发马氏体量也多。     

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。     

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。     

Fe-C合金马氏体相变热力学

在评述以在工作的基础上,就目前对马氏体相变的认识提出进一步处理的概念。着重对下式的物理含义加以阐述, ΔG~(γ→M)=ΔG~(γ→a)+Δ~(α→M)提出对ΔG~(α→M)估计的概念及运算途径。改进了处理方法并以较新数据计算了ΔO~(γ→a)。由热力学处理直接求得的理论M_s值与典型实验值很好符合,指出纯铁的M_s应为800K,Fe-C合金的M_3与碳浓度及奥氏体在M_s时的屈服强度均呈线性关系;相变驱动力随碳浓度的增大及M_s的下降而增加。     

A THERMODYNAMICAL STUDY ON MARTENSITE TRANSFORMATION IN Fe-C ALLOYS

在评述以在工作的基础上,就目前对马氏体相变的认识提出进一步处理的概念。着重对下式的物理含义加以阐述, ΔG~(γ→M)=ΔG~(γ→a)+Δ~(α→M)提出对ΔG~(α→M)估计的概念及运算途径。改进了处理方法并以较新数据计算了ΔO~(γ→a)。由热力学处理直接求得的理论M_s值与典型实验值很好符合,指出纯铁的M_s应为800K,Fe-C合金的M_3与碳浓度及奥氏体在M_s时的屈服强度均呈线性关系;相变驱动力随碳浓度的增大及M_s的下降而增加。     

EFFECT OF SOLUTION STRENGTHENING OF AUSTENITE ON MARTENSITIC TRANSFORMATION IN Fe-Ni-C ALLOYS

测定了5种不同成分Fe-Ni-C合金的M_s温度和奥氏体在M_s时的屈服强度σ0.2(M_s)。求得奥氏体在M_s温度时的固溶强化方程为:σ0.2(M_s)=25.9+3410XC+567XNi,MPa。Ni,C浓度对M_s温度的影响可以方程M_s(K)=829-8650XC-1766XNi表示,以及σ0.2(M_s)与M_s的线性关系为:σ0.2(M_s)≈210-0.323M_s(℃),MPa.说明奥氏体在M_s时的固溶强化形成马氏体相变的阻力,它和相变驱动力及与M_s均呈线性关系.含25wt-％Ni,含碳在0.11Wt-％的合金基本形成位错马氏体,仅有极少量孪晶,当含碳为0.12wt-％时,则以23.97wt-％Ni为位错和孪晶亚结构的临界含Ni量.利用Magee和Davies图导出了奥氏体的σ0.2(M_s)对Fe-Ni-C合金马氏体形态的影响图,推断出奥氏体的临界分切应力随σ0.2(M_s)的变化关系,借以解释位错型和孪晶型马氏体的形成。     

Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)磁性形状记忆合金的相变

研究了非化学计量成分的多晶Ni52Mn21+xGa27-x(x=0-5)系列合金的热弹性马氏体相变和磁相变.合金的马氏体相变温度Ms随Mn含量的增加而升高,当x＞4时,Ms已经升高到室温以上,而马氏体相变滞后△T随z的增大而减小;合金的磁相变温度TC随z增加而升高,但变化范围不大,在z＞2后,Tc保持在348 K左右.实验获得了一种具有实用前景的合金成分--Ni52Mn25Ga23合金,其马氏体相变温度在室温以上,相变滞后仅为5 K.     

泰勒法制备的Ni-Mn-In-Co合金纤维的磁热效应

采用泰勒法制备了直径范围在30~100μm之间的玻璃包裹Ni-Mn-In-Co合金纤维。利用综合物性测量系统（PPMS）研究了磁场对制备态和退火态纤维马氏体相变温度的影响,并且从M-B曲线中分别计算得出了制备态和退火态纤维的磁热效应。研究结果表明：制备态纤维在室温下为7M马氏体结构。在制备态和退火态纤维中,奥氏体相变开始温度随外加磁场变化速率（ΔAs/ΔB）分别为-1.6和-4 K/T。退火态纤维在As点附近发生磁场诱发马氏体向奥氏体逆相变。退火态纤维最大磁熵变为3.0 J/（kg·K）,远大于制备态纤维的0.5 J/（kg·K）。Ni-Mn-In-Co合金纤维的大磁熵变和低成本使其成为最具潜力的磁制冷材料之一。     

Fe-Ni-C合金中奥氏体固溶强化对马氏体相变的影响

测定了5种不同成分Fe-Ni-C合金的M_s温度和奥氏体在M_s时的屈服强度σ0.2(M_s)。求得奥氏体在M_s温度时的固溶强化方程为:σ0.2(M_s)=25.9 3410XC 567XNi,MPa。Ni,C浓度对M_s温度的影响可以方程M_s(K)=829-8650XC-1766XNi表示,以及σ0.2(M_s)与M_s的线性关系为:σ0.2(M_s)≈210-0.323M_s(℃),MPa.说明奥氏体在M_s时的固溶强化形成马氏体相变的阻力,它和相变驱动力及与M_s均呈线性关系.含25wt-％Ni,含碳在0.11Wt-％的合金基本形成位错马氏体,仅有极少量孪晶,当含碳为0.12wt-％时,则以23.97wt-％Ni为位错和孪晶亚结构的临界含Ni量.利用Magee和Davies图导出了奥氏体的σ0.2(M_s)对Fe-Ni-C合金马氏体形态的影响图,推断出奥氏体的临界分切应力随σ0.2(M_s)的变化关系,借以解释位错型和孪晶型马氏体的形成。     

Ti-50．8Ni-0．3Cr超弹性合金的相变与形变特性

用示差扫描量热仪、X射线衍射仪、拉伸实验和循环实验研究了退火温度、形变温度和应力-应变循环对Ti-50.8Ni-0.3Cr超弹性(SE)合金丝和弹簧相变、形变及应力循环特性的影响.350-600℃退火态Ti-50.8Ni-0.3Cr合金室温下呈SE特性,室温组织由母相B2和TiNi3组成.退火温度显著影响合金的相变类型,随退火温度升高,合金的马氏体相变温度升高,R相变温度先升高后降低,应力诱发马氏体应力先降低后升高;随形变温度的升高,SE弹簧的应力诱发马氏体切应力增加;随应力循环次数增加,SE弹簧的应变恢复率先快速衰减后趋于稳定.预循环训练可增加弹簧SE特性的稳定性.要使该合金弹簧具有良好的SE特性,退火温度应为400-550℃,使用温度应在室温以上.     

Zr掺杂对Ti-Ni形状记忆合金相变、拉伸性能和循环超弹性的影响

为了开发超弹性优异的Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)，以600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr(摩尔分数)SMA为研究对象，用示差扫描量热仪、XRD、SEM和拉伸试验研究了Zr掺杂对Ti-Ni基SMA相组成、相变行为、拉伸性能和循环超弹性的影响。结果表明：掺杂0.1%Zr不影响Ti-Ni SMA的组成相和相变类型，但降低马氏体相变温度(t_M)，增加相变热滞(Δt)，提高抗拉强度(R_m)，降低伸长率(A)，增强非线性超弹性稳定性。600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的室温组成相主要为母相B2，冷却/加热时发生B2→B19′/B19′→B2一步可逆马氏体相变；掺杂0.1%Zr后，Ti-Ni SMA的t_M降低了34℃，Δt增加了22℃，R_m增加了79 MPa,A降低了22%。随应力-应变循环次数增加，Ti-50.8Ni合金由部分非线性超弹性转变为线性超弹性，Ti-50.8Ni-0.1Zr合金则始终保持稳定非线性超弹性，两种合金的超弹性残余应变(ε...     

磁性形状记忆合金Ni54Mn21Ga24.75Sm0.25的马氏体相变研究

本文通过内耗和交流磁化率,研究了多晶合金Ni54Mn21Ga25的马氏体相变特征,分析了稀土元素Sm对合金中间马氏体相变影响。研究结果表明,添加Sm使合金Ni54Mn21Ga24的马氏体相变温度提高到室温以上,并且降低了合金的温度滞后,在低磁场下Sm对合金磁感生应变影响不大。     

退火工艺对Ti-Ni-Co形状记忆合金组织性能的影响

用光学显微镜、示差扫描热分析仪、X射线衍射仪及拉伸试验研究了Ti-49.8Ni-1.0Co(at%)形状记忆合金组织、相变和力学性能.结果表明,400 ℃和600 ℃退火态合金的组织分别呈纤维状和等轴状,且冷却和加热时分别发生A(←→)R(←→)M两阶段和A(←→)M一阶段相变.400 ℃退火态合金的马氏体相变热滞大于600℃退火态.退火时间ta对该合金相变类型影响不大,但随ta延长,合金的相变温度升高.室温下,400 ℃和600 ℃退火态合金呈形状记忆效应(SME)+超弹性(SE),600 ℃退火态合金的应力诱发马氏体临界应力和塑性高于400 ℃退火态.随ta延长合金的应力诱发马氏体应力降低.当试验温度Td≤20 ℃时合金呈SME+SE,当Tb≥30 ℃时呈SE.随Td升高,合金的应力-应变滞回面积减小,SE特性增强.     

γ/ε双相Fe-19Mn合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为

采用OM、EBSD、TEM、XRD和拉伸实验等方法,研究了γ-奥氏体/ε-马氏体双相Fe-19Mn-0.0017C(质量分数,%)合金在拉伸变形过程中的组织演变和加工硬化行为。结果表明,Fe-19Mn发生了变形诱导马氏体相变,并且随着变形量的增加,相变过程由以γ→ε相变为主转变为以ε→α'相变为主。对比分析加工硬化率的变化与相含量的变化,表明ε→α'相变比γ→ε相变具有更高的加工硬化能力。同时,在变形过程中,ε-马氏体不仅发生了位错滑移,还形成了■孪晶,以满足ε-马氏体的变形协调。在γ→ε和ε→α'双重相变引起的相变诱导塑性(TRIP)效应、γ-奥氏体/ε-马氏体/α'-马氏体中的位错滑移,以及ε-马氏体的孪生变形等机制的共同作用下,Fe-19Mn的抗拉强度和总延伸率分别达到722 MPa和31%,显示出良好的强塑性匹配。     

铸态Mn-Cu合金的马氏体相变内耗的研究

对含Mn量为90%的铸态Mn-Cu合金的马氏体相变内耗进行了研究.用低频测量时,稳定峰(变温速率T=0)的峰温与频率无关,峰高随f的增加而减小,因而不是静滞后型内耗.连续变温的相变峰高与T,f有关,但峰高Q_m~(-1)与T,1/f或T/f都不满足线性关系;在一定振幅范围内(A_ε:1×10~(-5)—1×10~(-4)),峰高与应变振幅基本无关.因而,认为低频变温马氏体相变内耗的大小与相变中共格界面有关,即马氏体相变内耗不仅有体积效应的贡献,而且有界面效应的贡献.     

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。