Cu-Al-(Ni)-Mn形状记忆合金制备及其相关性能的研究

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本论文研究了机械合金化/粉末冶金法和熔铸法制备的Cu-Al-(Ni)-Mn系形状记忆合金工艺参数及其组织与性能。利用电阻-温度曲线测量,形状记忆效应测定,X射线衍射分析,透射电镜、扫描电镜以及金相观察,力学性能测试等方法系统研究了制备的两种合金组织与性能。利用机械合金化制备了Cu-11.9Al-5Ni-2.2Mn(wt%)形状记忆合金粉末。球磨转数越大,原子扩散速度越快,达到预合金粉末的时间也越短,但粉末团聚现象越严重。机械合金化过程中产生一种层片状结构,随着球磨时间的延长,其厚度逐渐变薄。球料质量比为8:1,转速为300rpm,球磨时间为25小时后一个具有fcc结构的单相固溶体开始形成,此时其平均晶粒仅为10nm;100小时后,出现了非晶相。Cu-11.9Al-5Ni-2.2Mn(wt%、)预合金粉末在真空度为10-2pa、热压压力30MPa、热压温度950℃,保压时间为2小时后热压坯锭相对密度达到97.2%。热压坯锭纯铜包套后在900℃,挤压比为40:1条件下进行热挤压,合金达到冶金化结合;取其样品经过850℃固溶10分钟,淬火,其淬火态马氏体具有M18R马氏体结构;该合金在变形率ε为4%时,合金形状记忆回复率η为100%,经100次热循环后无衰减;其在40℃时效120天后,形状记忆恢复率达98%。利用熔炼法制备了高塑性Cu-8.0Al-9.6Mn-0.33Ti-0.17B(wt%)合金,合金经900℃固溶10分钟,随炉冷至620℃保温1小时,在晶界和晶内均析出大量的α相;随着保温温度的降低,α相逐渐增加,同时合金的冷加工性能也上升,在380℃保温1小时后,其冷加工率可达81%,延伸率可达33%。合金900℃固溶10分钟淬火后形状记忆回复率达98%;再经150℃时效15分钟,Ms点较淬火态上升了近100℃,形状记忆回复率为95%。其时效态马氏体具有M18R结构。
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