Fe-Ni-Co基多晶形状记忆合金的组织与性能研究

发布时间：2017-09-14 05:01

  本文关键词：Fe-Ni-Co基多晶形状记忆合金的组织与性能研究

  更多相关文章： Fe-Ni-Co基形状记忆合金 时效时间 时效温度 可恢复应变 伪弹性 硬度 热膨胀 抗压强度

【摘要】：Fe基形状记忆合金与Ni-Ti基和Cu基合金相比,具备很多特殊的优点,例如:强度高、塑性好、使用方便、价格低廉等。所以在形状记忆合金的应用领域中具有特别重要的研究价值。本课题运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、压缩试验机、金相显微镜(OM)、以及能谱仪(EDS)等实验仪器对含有Nb元素的新型Fe基多晶形状记忆合金—Fe-Ni-Co基形状记忆合金的组织与性能进行了研究,研究了Nb元素的含量对Fe41.5-xNi30Co18Al10.5Nbx(x=0,1,2,3)合金组织结构与性能的影响,并对不同时效工艺对Nb元素含量为2%(at.%)的Fe-Ni-Co基形状记忆合金的组织结构与性能进行了研究,研究结果表明:(1)不同Nb元素含量的Fe41.5-xNi30Co18Al10.5Nbx形状记忆合金在873 K温度下时效处理60 h。随着时效的进行,合金中逐渐析出了细小点状γ'相和β相,γ'相的析出强化了奥氏体母相,β相的析出降低了合金的塑性。Nb元素可以细化晶粒,提高合金的强度。随着Nb元素含量的增加,合金的可恢复的应变、最大抗压强度、均呈现先增后减的趋势。当Nb元素含量为2%(at.%)时,合金的可恢复形变、最大抗压强度均达到相对最大,可恢复应变最大为14.01%,此时合金的伪弹性达到最优。合金时效态的硬度随Nb元素含量的增加先增大后减小,当Nb的含量为2%(at.%)时,时效态的硬度最大为535.7 HV。添加Nb元素可以使合金的平均热膨胀系数降低,当Nb元素含量为2%(at.%)时,合金的平均线膨胀系数相对最小。(2)Fe39.5Ni30Co18Al10.5Nb2合金分别在723 K、873 K和1023 K温度下时效处理60 h。随着时效的进行,合金中逐渐析出了γ'相和β相;从伪弹性和硬度随时效温度变化曲线可以看出,合金的最大抗压强度、可恢复应变和硬度随时效温度的升高呈现先增大后减小的趋势,当时效温度为873 K时,合金的抗压强度、可恢复应变均和硬度值都达到最大值,分别为1818.9 MPa、14.01%,535.7 HV;时效温度为873 K时,合金具有相对最优的的伪弹性。时效过程中,析出相γ'相和β相的形态以及大小都可以改变合金的平均线膨胀系数。当时效温度为873K时,合金的平均线膨胀系数相对较小。。(3)时效工艺对Fe39.35Ni30Co18Al10.5Nb2B0.15形状记忆合金的组织结构和性能影响显著。Fe39.35Ni30Co18Al10.5Nb2B0.15合金在873 K温度下分别时效处理20 h、45 h、60 h、72 h。时效时间的延长有助于提高合金的可恢复应变、最大抗压强度和硬度值,但时效时间增加到一定值后三者又会呈现减小的趋势。时效时间为60 h时,三者均达到最大值,分别为:10.76%、1239.05 MPa、496 HV;此时合金的具有相对最优的伪弹性。
【关键词】：Fe-Ni-Co基形状记忆合金 时效时间 时效温度 可恢复应变 伪弹性 硬度 热膨胀 抗压强度
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 前言9-10
• 1.2 形状记忆合金概述10-14
• 1.2.1 马氏体相变10-11
• 1.2.2 形状记忆效应11-14
• 1.3 Fe基形状记忆合金概述14-18
• 1.3.1 Fe基形状记忆合金的马氏体相变及其分类14-17
• 1.3.2 Fe-Ni-Co基形状记忆合金研究现状17-18
• 1.4 研究内容18-20
• 第二章 多晶样品的制备和研究方法20-24
• 2.1 多晶样品的制备20-21
• 2.1.1 实验原料及主要设备20
• 2.1.2 多晶样品的制备20-21
• 2.2 性能表征及测试方法21-24
• 2.2.1 显微组织分析21-22
• 2.2.2 X射线衍射分析22
• 2.2.3 伪弹性性能测试22
• 2.2.4 热膨胀性能测试22-23
• 2.2.5 硬度的测试23-24
• 第三章 Nb含量对Fe_(41.5-x)Ni_(30)Co_(18)Al_(10.5)Nb_x形状记忆合金组织结构和性能的影响24-37
• 3.1 引言24-25
• 3.2 试样的制备25
• 3.3 实验结果与分析25-36
• 3.3.1 Nb含量对铸态合金微观组织的影响25-26
• 3.3.2 Nb含量对固溶态合金组织与性能的影响26-29
• 3.3.2.1 Nb含量对固溶态合金的微观组织和结构的影响26-28
• 3.3.2.2 Nb含量对固溶态合金硬度的影响28-29
• 3.3.3 Nb含量对时效态合金组织与性能的影响29-36
• 3.3.3.1 Nb含量对时效态合金的微观组织和结构的影响29-31
• 3.3.3.2 Nb含量对时效态合金伪弹性的影响31-34
• 3.3.3.3 Nb含量对时效态合金的平均热膨胀系数的影响34
• 3.3.3.4 Nb含量对时效态合金硬度的影响34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第四章 时效工艺对Fe_(39.5)Ni_(30)Co_(18)Al_(10.5)Nb_2形状记忆合金组织结构和性能的影响37-45
• 4.1 引言37
• 4.2 试样的制备37-38
• 4.3 实验结果与分析38-44
• 4.3.1 合金的物相与组织结构分析38-40
• 4.3.2 时效工艺对合金伪弹性的影响40-42
• 4.3.3 时效工艺对合金的平均热膨胀系数的影响42-43
• 4.3.4 时效工艺对合金硬度的影响43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 时效工艺对Fe_(39.35)Ni_(30)Co_(18)Al_(10.5)Nb_2B_(0.15)形状记忆合金组织结构和性能的影响45-53
• 5.1 引言45
• 5.2 试样的制备45-46
• 5.3 实验结果与分析46-52
• 5.3.1 合金的物相与组织结构分析46-49
• 5.3.2 时效工艺对合金伪弹性的影响49-51
• 5.3.3 时效工艺对合金硬度的影响51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 第六章 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士期间的研究成果59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 肖恩忠;;形状记忆合金的应用现状与发展趋势[J];工具技术;2005年12期

2 陈世镇;关长斌;康大韬;宫延生;刘金玉;;Nb在γ相沉淀强化型Ni-Cr-Al-Ti系高温合金中的作用[J];金属学报;1984年06期

，

本文编号：848006