CuZnAl形状记忆合金超弹性的研究

研究了不同热处理工艺、晶粒束缚以及工作温度、应力循环、热循环和应力热循 环对 ＣｕＺｎＡｌ合金超弹性的影响。试验结果表明：合金常规淬火获得最佳超弹性的 淬火加热温度为８９０℃，对于所研究的线材试样而言，保温时间与线材直径有关；合 金采用双相区淬火，可获得较好的超弹性，其最佳淬火加热温度为７００℃，保温时间 为１０ｍｉｎ；晶粒束缚影响合金的超弹性，ｇｓ／Ｄ越大，晶粒束缚越小，超弹性越好； 合金的超弹性与工作温度有关，超弹性最佳值是在Ａｆ点以上一段温度范围内．其下限 温度为Ａｆ点以上１７～２２℃。合金在应力循环后出现了循环软化现象而不是循环硬 化现象，应力循环后，相变的熵及焓变降低；热循环和应力热循环均使合金的相变点 提高。     

CuZnAl形状记忆合金的变形与断裂（Ⅰ）

扫描电镜动态拉伸试验发现，马氏体状态的ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金断裂之前经受了强烈的变形，裂纹于马氏体界面萌生和扩展，原母相晶界对裂纹的扩展起阻止作用，断裂后呈现微孔集聚型塑性断口。     

CuZnAl形状记忆合金平衡状态内耗分析

用真空葛氏摆研究了ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金平衡状态下的内耗。在室温至５００℃ 温度范围内，观测到两个弛豫型内耗峰，峰温分别为２４０℃和３４０℃（Ｊ≈１，７Ｈｚ）． 通过改变频率测得２４０℃峰的弛豫激活能为１１３ｋＪ／ｍｏｌ，３４５℃峰的弛豫激活能 为１７６ｋＪ／ｍｏｌ．计算了两个峰的τ０值，确定３４５℃峰为α相中Ｚｅｎｅｒ弛豫 峰，２４０℃峰则是由β有序相内反向畴界处某种点缺陷运动所产生。     

铜基形状记忆合金的工程结构抗震减振机理研究

江苏大学研发的“铜基形状记忆合金的工程结构抗震减振机理研究”日前通过省科技厅组织的鉴定．该项目研究找出了热处理工艺对不同变相点的CuZnAl形状记忆合金滞回曲线面积的影响规律;确定了马氏体态合金的双线性动力学模型,建立了CuZnAl形状记忆合金的拉伸曲线与力一变形本构关系：实现CuZnAl形状记忆合金与钢的连接．该项研究对拓宽形状记忆合金的应用及土木工程中的防灾减灾研究都有较大的理论价值和应用前景．     

CuZnAl形状记忆合金时效过程研究

铜基形状记忆合金的时效是影响其应用的关键之一。对ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金 时效过程的研究表明：在 ２９３～３７３Ｋ温度范围内时效，随时效温度的提高．马氏体 相向母相转变的温度变化值减小．时效作用减弱；母相保温可使相变点稳定；造成 ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金时效的一个重要原因是淬火过饱和空位的偏聚。     

微量元素对CuZnAl形状记忆合金晶粒细化和晶粒生长的影响

研究了添加 Ｚｒ，Ｔｉ，Ｂ和 Ｆｅ元素，对 ＣｕＡｎＡｌ形状记忆合金晶粒细化和 晶粒生长的影响；探讨了合金晶粒细化与晶粒生长的机制。试验结果表明：合 金中添加Ｚｒ，Ｔｉ，Ｂ，Ｆｅ元素，晶粒得到显著细化，晶粒生长受到抑制；晶粒 生长受到抑制最大的添加元素为 Ｚｒ，其余顺序为 Ｂ，Ｔｉ，Ｆｅ；添加 Ｚｒ，Ｔｉ的 合金，在９００℃上发生异常晶粒长大现象，这是由于晶界结构的变化，固溶 Ｚｒ，Ｔｉ原子对晶界的作用在高温时削弱及第二相粒子的溶解。添加 Ｂ的合 金，当ＣＢ＜０．０１（ｗｔ％）时，晶粒尺寸随含Ｂ量增多急剧减小；当ｃＢ＞０．０１ （Ｗｔ％）时，晶粒尺寸变化不大，该合金晶粒细化主要是固溶于基体中的硼的 作用。     

热处理对复合稀土CuZnAl形状记忆合金性能的影响

采用电阻法、X射线衍射、透射电镜等方法研究了热处理工艺对含复合稀土CuZnAl形状记忆合金的影响。试验结果表明，加入复合稀土以及采取合理的热处理工艺(820℃-800℃保温15min室温油淬 150℃时效150min 50℃水保温10min)，可以获得以马氏体为主的形状记忆合金，同时合金的相变热滞最小。X射线衍射及微观分析结果表明，时效温度在150℃时的试样中的马氏体有序度较高，时效温度在200℃时，合金中马氏体板条中均衡的层错亚结构遭到破坏，形成大量的位错，时效温度达到250℃时，合金已发生了贝氏体转变。     

Cu基形状记忆合金的电阻点焊连接工艺研究

采用金相观察、拉伸、扫描电镜等方法,研究了CuZnAl形状记忆合金交流点焊焊接接头的机械性能、形状恢复率等,并研究了热处理和焊接工艺参数对焊接接头机械性能和形状恢复率的影响,给出了获得较高形状恢复率接头的焊接参数.焊后热处理能够细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织,在一定程度上提高了合金的综合机械性能,一定冷热循环次数后,焊接接头形状恢复率达到较高水平并趋于稳定.     

CuZnAl形状记忆合金马氏体相变内耗

研究了从高温淬火的ＣｕＺｎＡｌ合金的马氏体相变内耗；提出了新的内耗表达式： 认为马氏体相变内耗与整体模量 Ｇ 相对于发生马氏体相变的局部区域的模量Ｇ′的 比值有关，淬火缺陷影响局部模量软化；并研究了不完全转变对正、逆马氏体相变内 耗的影响。     

形状记忆合金的宏观力学本构模型

结合作者提出的形状记忆因子的概念,阐述了形状记忆合金（SMA）超弹性和形状记忆效应的微观机理,将SMA的超弹性和形状记忆效应统一归结为形状记忆效应.重新定义了形状记忆因子,并明确了其物理意义.利用SMA在相变过程中马氏体体积分数和相变自由能间的微分关系,建立了描述SMA相变行为的形状记忆演化方程.该形状记忆演化方程能同时考虑相变峰值温度、相变开始和结束温度对SMA相变行为的影响,并能描述SMA从孪晶马氏体向非孪晶马氏体的转变过程,克服了现存SMA相变方程或形状记忆方程的局限性,能更全面准确地描述SMA的相变行为.从宏观力学角度,建立了能全面描述SMA实现形状记忆效应的热力学本构方程,在假设SMA为各向同性材料的基础上,将该本构方程从一维推广到三维.该本构方程中的所有材料参数都可以通过宏观实验测定,比现存三维本构方程更便于工程实际应用.     

Phase transformation behaviors and shape memory effects of TiNiFeAl shape memory alloys

Measurements of electrical resistivity, X-ray diffraction, and tensile test at room temperature and -196℃ were performed to investigate the effects of Al addition substituting Ni on the phase transformation behaviors, the mechanical properties, and the shape memory effects of Ti₅₀Ni₄₇Fe₂Al₁ and Ti₅₀Ni_46.5Fe_2.5Al₁ alloys. It is found that 1at% Al addition dramatically decreases the martensitic start transformation temperature and expands the transformation temperature range of R-phase for TiNiFeAl alloys. The results of tensile test indicate that 1at% Al improves the yield strength of Ti₅₀Ni₄₇Fe₂Al₁ and Ti₅₀Ni_46.5Fe_2.5Al₁ alloys by 40% and 64%, but decreases the plasticity to 11% and 12% from 26% and 27% respectively. Moreover, excellent shape memory effect of 6.6% and 7.5% were found in Ti₅₀Ni₄₇Fe₂Al₁ and Ti₅₀Ni_46.5Fe_2.5Al₁ alloys, which results from the stress-induced martensite transformation from the R-phase.     

Martensite transformation, mechanical properties and shape memory effects of Ni-Mn-In-Mg shape memory alloys

The martensite transformation(MT), mechanical properties and shape memory effect(SME) of(Ni_(50)Mn_(35)In_(15))_((1-x))Mg_x(x = 0%, 0.08%, 0.3%, 0.6% at%) alloys were comprehensively investigated. The results showed that due to Mg doping the MT temperature shifted to higher temperatures and a worm-like secondphase precipitated at grain boundaries and inside the grains. With increasing Mg content, the amount of precipitates gradually increased, the thermal hysteresis was almost invariant, and the SME was not obviously affected at 3% pre-strain, even when the volume of the second phase reached up to 28.75%. Compressive stress and strain experiments showed that both the strain and strength of the Ni-Mn-In-Mg alloys were improved substantially(by 46.9% and 53.4%, respectively, at x = 0.6%) compared with those of the pure Ni_(50)Mn_(35)In_(15) alloy; this effect is nearly the same as that achieved by the directional solidification method. Because Mg is nonmagnetic, the magnetization difference of the alloy with Mg doping is much lower than that of the alloy without Mg doping. Overall, the results confirm that adding a small amount of Mg is a potentially viable method for improving the mechanical properties of Ni-Mn-In alloys without adversely damaging their functional properties.     

CuZnAl合金中热弹性马氏体相变的体积效应

实验得到 CuZnAl 合金在热弹性马氏体相变时体积膨胀,但从点阵常数的变化来看应为体积收缩.应用马氏体相变晶体学表象理论(WLR 理论)并考虑到马氏体变态间的自协调效应,导出相变时体积变化率与点阵常数的数学关系.计算值与实验值能很好地吻合.     

TiNi形状记忆合金回复力模型

通过修正Clausius Clapeyron方程 ,使之在马氏体分数不断变化的条件下仍然适用 ,并在此基础上建立了TiNi形状记忆合金的回复力模型 ,模型中的参数均可通过实验确定 .利用此模型 ,使用典型的TiNi形状记忆合金性能参数 ,计算得到了TiNi形状记忆合金回复力与温度的关系曲线 ;与实验测试曲线的对比表明 ,本模型在大的预应变条件下与实验结果是吻合的     

形状记忆合金的抗穴蚀能力试验研究

桨叶多发生穴蚀，而有关形状记忆合金抗穴蚀方面的研究较少，为此选用CuZnAl、TiNi涂层、热处理TiNi涂层等几种形状记忆合金材料制作的试件，利用磁致伸缩激振穴蚀装置研究其抗穴蚀性能．试验结果表明TiNi涂层的抗穴蚀能力优于CuZnAl合金，热处理TiNi涂层的抗穴蚀能力优于未经热处理的TiNi涂层．