Fe-Ni-Al-Ta基多晶形狀記憶合金的研究.pdf

1、鐵基多晶形狀記憶合金因其價格低廉,加工塑性好,強度高等優(yōu)點,有望成為具有較好應(yīng)用前景的一類功能材料,而有關(guān)鐵基多晶形狀記憶合金的研究還較少,其實際應(yīng)用還尚未被人們充分認識和開發(fā),因此對鐵基多晶形狀記憶合金進行研究,可以為鐵基形狀記憶合金的實際應(yīng)用和發(fā)展低價格高性能的形狀記憶合金提供理論基礎(chǔ)。
　　本文以 Fe-Ni-Al-Ta基形狀記憶合金為研究對象,采用金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡、PCY型高溫臥式膨脹儀、能譜儀和壓力試驗

2、機等分析測試手段研究了 Ta含量對 x60.5-x2811.5Fe Ni Al Ta形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;同時研究了不同時效時間對Fe59.5Ni28Al11.5Ta1形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響;之后研究了時效溫度對添加Co元素后的多晶1742.52811.51Fe Ni Co Al Ta形狀記憶合金組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明:
　　(1)隨著合金含Ta量的增加,γ'相析出量增加,強化了奧氏體基體。隨著合金含

3、Ta量的增加,合金的抗壓強度、可恢復(fù)的應(yīng)變和最大應(yīng)變都先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,當(dāng)含 Ta量為1％時,合金的可恢復(fù)應(yīng)變最大,合金的最大應(yīng)變相對最大,合金的殘余應(yīng)變相對最小,此時合金具有相對最好的偽彈性。Ta元素的加入能夠降低合金的平均熱膨脹系數(shù),當(dāng)合金含Ta量為1%時,合金的平均熱膨脹系數(shù)相對最低。
　　(2) Fe59.5Ni28Al11.5Ta1形狀記憶合金的組織結(jié)構(gòu)和偽彈性受時效工藝影響顯著。合金在時效處理

4、后基體中存在α'相和沉淀強化相γ'相,這些相的大小、分布、體積分?jǐn)?shù)受到時效工藝的影響,繼而影響合金的偽彈性和強度。綜合不同的時效時間下的偽彈性曲線看出,隨著時效時間的增加,合金的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體臨界應(yīng)力先減小后增大,合金的抗壓強度和可恢復(fù)的應(yīng)變都先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,時效溫度為873 K保溫60 h時,合金的可恢復(fù)形變最大,達到14.9%,合金的殘余應(yīng)變相對最小,此時合金呈現(xiàn)出良好的偽彈性,且合金的抗壓強度和硬度相對

5、最大。此時合金中沉淀強化相γ'相較多,分布相對比較均勻。
　　(3)對添加Co元素后的多晶1742.52811.51FeNiCoAlTa形狀記憶合金進行不同溫度時效處理,合金中析出了不同的相,析出相的分布也不同,723 K時效時,合金中析出了較多β相,主要聚集在晶界處,其降低了基體的強度。873 K時效時,合金中析出了γ'相,其彌散分布在基體中,對基體起到強化作用,此時析出的β相相對較少。923 K時效時,合金中析出的β相增多,1

6、023 K時效時,合金中析出了大量的β相,晶界上也聚集了大量的β相,另外此時γ'相也聚集長大,喪失了其彌散強化的作用。反映到偽彈性曲線上,隨著時效溫度的升高,合金的抗壓強度、可恢復(fù)的應(yīng)變先增大后減小,合金的殘余應(yīng)變則先減小后增大,時效溫度為873 K時,合金的抗壓強度最大,到達2535 Mpa,合金的可恢復(fù)形變最大,達到15.2%,合金的殘余應(yīng)變相對最小,此時合金具有相對較好的偽彈性。Co作為溶入固溶體中的溶質(zhì)原子造成了晶格畸變,能使γ