Fe-Ni-Al-Nb基合金的组织与性能研究

发布时间：2017-08-19 09:13

  本文关键词：Fe-Ni-Al-Nb基合金的组织与性能研究

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【摘要】：Fe基形状记忆合金的机械性能优异、加工方便、价格便宜等优点,因此它一直是形状记忆合金中的一个研究热点。本文通过X射线衍射分析、扫描电子显微镜(SEM)微观形貌观察、金相显微镜观察、能谱(EDS)分析、压缩测试、显微硬度测试、热机械训练等,研究Nb元素含量、不同的热处理条件以及热机械训练对Fe-Ni-Al-Nb合金组织以及性能的影响。得到以下结论:(1)经固溶处理后,4种不同成分的Fe59.5-XNi30Al10.5NbX(x=0,1,2,3)合金中都有孪晶形成,添加了Nb元素的合金的晶粒比未添加的小,并且此时合金中仅有基体γ和初生相β相;但是经时效处理后,Fe59.5-XNi30Al10.5NbX(x=1,2,3)合金中析出了γ'相。固溶态合金的硬度随着添加的Nb元素含量的增加而增加;时效态合金的硬度随着添加的Nb元素含量的增加而先增大后减小,此时Fe57.5Ni30Al10.5Nb2合金硬度最大,为394.4 HV。加入Nb元素可以降低合金的膨胀系数。Fe57.5Ni30 Al10.5Nb2合金的伪弹性在4种合金中最好,该合金的可回复应变最大,为6.637%,残余应变最小,为0.2475%。(2)经600℃下不同时效时间处理后,合金中都存在多种相,经时效20 h处理后的合金中有基体γ相、初生相β和微量析出相γ',随着时效时间的增加,β相和γ'相的数量也逐渐增多,时效70 h时,γ'相的尺寸进一步增大。随着时效时间的增加,Fe57.5Ni30Al10.5Nb2合金的硬度出现先升高后降低的现象,经时效60 h后,Fe57.5Ni30Al10.5Nb2合金的硬度达到最大。Fe57.5Ni30Al10.5Nb2合金经时效60 h后,伪弹性最佳。(3)在热机械训练中,当加热温度为600℃以及形变量为4%时,可以适当提高Fe57.5 Ni30 Al10.5Nb2合金的伪弹性。在热机械训练的过程中,会发生应力诱发马氏体相变。随着热机械训练次数的增加,合金中马氏体的数量也会增加,合金的回复率增大,其中训练两次后,合金的回复率达到最大,为8.8%,但随着次数增加到三次后,合金中马氏体出现不同取向,并且永久变形的持续增加,导致回复率的下降。热机械训练对Fe57.5Ni30Al10.5Nb2合金的伪弹性有一定的提升作用。
【关键词】：FeNiAlNb基合金 硬度 伪弹性 时效时间 热机械训练
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 前言8-9
• 1.2 形状记忆合金的概述9-11
• 1.2.1 形状记忆效应9-10
• 1.2.2 伪弹性10-11
• 1.3 Fe基形状记忆合金的研究概况11-17
• 1.3.1 Fe基形状记忆合金的马氏体相变11-13
• 1.3.2 Fe基形状记忆合金的分类13-15
• 1.3.3 Fe基形状记忆合金的研究现状15
• 1.3.4 Fe基形状记忆合金的应用15-17
• 1.4 主要研究意义和内容17-19
• 1.4.1 研究意义17
• 1.4.2 主要研究内容17-19
• 第二章 合金的制备及研究方法19-23
• 2.1 合金的制备19-20
• 2.1.1 实验原料及主要设备19
• 2.1.2 合金的制备19-20
• 2.2 研究方法20-23
• 2.2.1 物相分析20-21
• 2.2.2 显微组织分析21
• 2.2.3 热膨胀系数的测定21
• 2.2.4 硬度的测试21-22
• 2.2.5 伪弹性的测试22
• 2.2.6 热机械训练22-23
• 第三章 Nb元素含量对Fe_(59.5-x)Ni_(30)Al_(10.5)Nb_x合金组织结构和性能的影响23-37
• 3.1 引言23-24
• 3.2 试验结果与分析24-36
• 3.2.1 铸态合金显微组织的分析24-25
• 3.2.2 固溶态合金的物相与显微组织的分析25-26
• 3.2.3 固溶态合金的硬度分析26-27
• 3.2.4 时效态合金的物相与显微组织的分析27-30
• 3.2.5 时效态合金的平均线膨胀系数的分析30-31
• 3.2.6 时效态合金的硬度分析31-32
• 3.2.7 时效态合金的伪弹性分析32-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 时效时间对Fe_(57.5)Ni_(30)Al_(10.5)Nb_2合金组织结构和性能的影响37-47
• 4.1 引言37-38
• 4.2 试验结果与分析38-45
• 4.2.1 合金的物相与显微组织的分析38-40
• 4.2.2 时效时间对合金硬度的影响40-41
• 4.2.3 时效时间对合金伪弹性的影响41-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 热机械训练对Fe_(57.5)Ni_(30)Al_(10.5)Nb_2合金组织和伪弹性的影响47-53
• 5.1 引言47-48
• 5.2 试验结果与分析48-51
• 5.2.1 热机械训练中加热温度对合金回复率的影响48-49
• 5.2.2 热机械训练中形变量对合金回复率的影响49-50
• 5.2.3 热机械训练次数对合金的组织和伪弹性影响50-51
• 5.3 本章小结51-53
• 第六章 结论与展望53-55
• 6.1 结论53
• 6.2 展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59

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1 谌磊;Fe-Ni-Al-Nb基合金的组织与性能研究[D];南昌大学;2016年

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本文编号：699866