循环应力作用下TiNi形状记忆合金应力诱发相变行为演变的原位研究

利用马氏体相变有相变潜热释放的性质, 通过精确测量TiNi形状记忆合金在不同变形条件下试样温度的变化波形, 结合应力应变响应研究了循环应力作用下 TiNi形状记忆合金相变行为的演变过程, 对循环应力造成形状记忆合金超弹性退化的原因进行了探讨。结果表明: 试样的温度变化比普通金属材料高许多, 可以用温度法来研究马氏体相变在变形过程中的变化; 在应力控制的循环应力作用下, 试样内应力诱发马氏体相变量随着循环周次的增加而不断减小, 每一周内应力诱发马氏体相变行为也在不断演化, 发生应力诱发马氏体相变的临界应力不断减小, 而由马氏体弹性变形所携带的应力增加。

接触疲劳过程中的诱发相变和冷作硬化

研究了三种丝杠钢的接触疲劳性能。利用TEM和背散射Mossbauer谱研究了三种钢在接触疲劳前后的显微组织结构;测量了接触区中心线下显微硬度随层深的变化。结果表明:接触应力诱发A_R→M相变,并导致一定深度的冷作硬化。讨论了诱发相变和冷作硬化对接触疲劳性能的影响。

超级贝氏体组织中的应力诱发相变研究

为了研究钢中超级贝氏体产生应力诱发相变对其组织和力学性能的影响,将60Mn2SiCr钢经完全奥氏体化后,在250℃~270℃盐浴炉中等温处理获得超级贝氏体,并通过在疲劳试验机上施加不同的拉-拉交变载荷来探讨其对实验钢力学性能的影响。使用SEM、TEM和XRD对样品分别进行组织形貌观察和相组成的确定。显微组织中部分残余奥氏体发生应力诱发相变,转变为孪晶马氏体,致使钢的强塑积提高近32.4%。结果表明:超级贝氏体中的部分残余奥氏体能够通过产生应力诱发相变改善钢的强韧性。

304不锈钢应变诱发相变对化学成分敏感性的研究

借助于X射线衍射技术,研究了304亚稳奥氏体不锈钢应变诱发马氏体相变倾向对化学成分的敏感性。液氮温度拉伸结果表明:C、Mn、Cr和Ni从标准范围的上限变化到下限,马氏体相变倾向显著增大,加工硬化明显提高。应变诱发α′马氏体相变倾向对C、Mn、Cr和Ni含量很敏感,要控制马氏体相变的发生,可通过优化C、Mn、Cr和Ni含量来实现。

Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni合金低温应力诱发相变特点及其形状记忆效应研究

用X射线衍射分析、显微组织观察等研究了Fe -17Mn - 10Cr - 5Si- 4Ni合金在低温 (低于室温 )下应力诱发相变的特点及其形状记忆效应。合金在室温拉伸变形时 ,当应变量超过 5%由于应力诱发ε马氏体的相变作用而形成α′马氏体 ;当变形温度低于室温时应力优先诱发γ→α′马氏体转变。正是这种应力诱发相变特征的转变使合金的形状记忆效应在室温以下出现奇特低谷。

亚稳β钛合金的变形孪晶和应力诱发相变

亚稳β钛合金的力学性能与其变形机制密切相关。在稳定性很高的β基体中位错滑移是唯一的变形机制,而随着β基体稳定性的降低,除位错滑移之外的其他变形机制如{112}<111>变形孪晶、应力诱发β→ω相变、{332}<113>变形孪晶以及应力诱发β→α″相变等变形机制会逐渐产生。这些变形机制可以导致孪晶/相变诱导塑性的效应,能显著提高相应合金的加工硬化率和塑性。近年来关于这些变形机制的研究取得了重要进展,不同变形机制之间尤其是变形孪晶与应力诱发相变之间的内在联系被揭示出来,为现有合金的性能优化和新型合金的设计开发提供了重要的理论指导。本文综述了这些研究进展,并对其中存在的一些不足进行了分析。

应力诱发相变的电子显微镜动态研究方法

利用透射电镜 (TEM)和扫描电镜 (SEM)用加载样品台的手段 ,并结合NiTi形状记忆合金中的应力诱发相变 。

一种应力诱发相变的超弹性NiTi记忆合金本构模型

采用隐式应力积分塑性理论,建立一个能够考虑超弹性Ni Ti合金相变行为的本构模型。该模型利用VonMises等效应力面构建记忆合金的相变面,描述记忆合金在力载荷驱动下的相变行为,并通过试验进行验证。研究表明,所建立模型能很好描述温度相关应力所引起马氏体的相变行为,同时对马氏体的逆相变行为也能进行合理地描述。

镍钛合金应力诱发相变下的微磨损机理研究

研究内容：镍钛形状记忆合金具有功密度高、输出力和位移大等突出优点，是研制微机电系统驱动器（MEMS）的理想材料。针对其相变相关的微磨损问题，本项目循着从压痕、划痕到磨损的研究思路，试验研究了不同温度下镍钛合金应力诱发相变对其变形和磨损的影响，并建立了不同工况下的零磨损条件。结果表明：①随温度的增加，镍钛合金硬度表现出一种非线性增加的趋势。②在给定的温度下，存在着一个磨损临界载荷，低于此载荷，基本无磨损发生。

应变速率对具有形变诱发相变的TiZr基非晶复合材料力学行为的影响

为了探究TiZr基非晶复合材料在不同应变速率下的力学行为,在不同的应变速率下(10^(-1)~10^(2) ks^(-1))对具有形变诱发相变行为的非晶复合材料Ti_(45.7)Zr_(33)Ni_(3)Cu_(5.8)Be_(12.5)进行单轴压缩实验,随后应用X射线衍射仪和场发射扫描电镜对变形后的样品进行结构表征.结果表明,随着应变速率的增加,屈服强度呈现较弱的正应变速率敏感性,在10^(2) ks^(-1)下达到最大值1585 MPa;断裂强度及塑性应变表现为抛物线型变化规律,均在10^(1) ks^(-1)达到最大值,分别为1984 MPa和7.6%.晶态相在变形后发生了马氏体相变,并在非晶基体中形成了由马氏体相变诱发的多重剪切带.应变速率的增加可以促进马氏体相变的发生,使相变增塑效应增强,而非晶合金中随着应变速率的增加会抑制剪切带的萌生和增殖,表现出塑性负相关性,二者之间的耦合作用决定了非晶复合材料的力学性能.

低温设备和管道用304不锈钢热诱发马氏体相变特征研究

借助于X-射线衍射技术,研究了304亚稳奥氏体不锈钢热诱发马氏体相变倾向。研究结果表明:C、Mn、Cr和Ni接近下限,钢的稳定性严重下降,固溶态即形成少量α′马氏体,液氮内冷却后α′马氏体急剧增加,并伴随有ε马氏体形成,室温发生应变诱发ε和α′马氏体相变,而且室温预应变进一步增大低温热诱发马氏体相变倾向。ε马氏体的变化与α′马氏体的累积量有关,α′马氏体较小时,ε马氏体量增加,α′马氏体累积到一定程度后ε马氏体下降,直至消失。

分级淬火中硅诱发贝氏体相变的研究

采用新型分级淬火工艺生产高硅贝氏体球铁,将试样奥氏体化后,入常温介质中分级淬火,使球铁在230℃箱式电炉中等温转变成贝氏体组织,与传统的盐浴等温淬火贝氏体球铁进行比较.利用SEM、硬度计、冲击试验机等分析测试技术,对材料的微观组织和力学性能进行了研究.结果表明:采用分级淬火工艺生产高硅贝氏体球铁时,在Si含量大于3.3wt%时,对贝氏体相变具有显著的诱发作用,从而使贝氏体球铁组织细化,力学性能提高(52～56HRC、αk达12～15J/cm2),并对此进行了理论分析.

钛铝合金中的形变诱发γ→DI-α_2相变

本文运用高分辨电子显微术研究了TiAl合金中形变诱发的γ→DI-2α相变(本文中DI-表示形变诱发)。研究表明,无论是高温变形还是室温变形,形变诱发的γ→DI-α2相变都可在孪晶交截等孪晶受阻的区域内发生。尽管变形条件截然不同,但该相变却未表现出任何差异。高分辨观察表明,DI-α2相与γ基体之间仍然具有典型的取向关系:(001)DI-α2//{111}γ,[11 20]DI-α2//<110>γ。相变中,a/6<11 2]Shockley不全位错交替地在{111}γ面上运动使得堆垛顺序由有序的FCT型转变为非平衡的HCP结构,从而实现了结构的变化。X射线EDS成分分析表明,DI-α2相与γ基体的成分完全相同,相变过程中无成分扩散。强烈的应力场是TiAl合金中形变诱发γ→DI-2α相变的主要驱动力,对该相变的发生起主要作用。

不锈钢应变诱发马氏体相变研究

用XRD及TEM等方法研究了一种含亚稳奥氏体铬锰氮不锈钢(0Cr13Mn9N)在拉伸变形过程中的组织变化,并对该钢拉伸形变诱发马氏体相变过程、相变动力学及其与加工硬化曲线的关系进行了讨论。

304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究

利用OM,SEM和XRD对单轴非对称应力循环下304不锈钢棘轮变形过程中的微观组织变化进行了实验观察.结果表明:304不锈钢棘轮变形过程中,当棘轮应变达到一定值后会产生应变诱发马氏体相变,形成板条状马氏体,并且随循环周次的增加,形成的应变诱发马氏体相对量逐渐增加.因马氏体相变而诱发的塑性变形对总的棘轮变形量产生一定的影响,材料的棘轮应变应由两部分组成,即应力引起的塑性应变和相变诱发的塑性应变.

Fe-Mn-Si形状记忆合金应力诱发马氏体相变的X射线分析

采用X射线衍射法对Fe 17Mn 5Si 10Cr 5Ni和Fe 17Mn 5Si 2Cr 2Ni 1V合金的应力诱发马氏体相变进行了定量的分析。研究结果表明 ,Fe 17Mn 5Si 10Cr 4Ni合金试样在室温下拉伸 ,当变形量约为6 %时 ,应力诱发ε马氏体的体积分数达最大值约 6 4 % ;在预变形量超过 5 %时 ,α′马氏体即开始出现且增加迅速 ;揭示在大变形下 ,Fe Mn Si合金中发生了应力诱发γ→ε→α′马氏体相变。Fe 17Mn 5Si 2Cr 2Ni 1V合金试样在室温拉伸时应力诱发ε马氏体量较Fe 17Mn 5Si 10Cr 4Ni合金更多 ,即使在预变形量超过 10 %时 ,也不出现α′马氏体。预变形温度降低 ,可促进应力诱发马氏体相变。

应力诱发马氏体相变对TiNi形状记忆合金疲劳过程影响的原位实验观察

利用长距离显微镜(ＱＲＭＳ)对经过精细抛光的试样表面进行观察．原位研究了ＴｉＮｉ形状记忆合金中应力诱发马氏体相变(ＳＩＭＴ)和逆相变对疲劳行为的影响．包括对应力－应变响应和疲劳裂纹萌生和裂纹扩展规律的影响、并与普通金属的疲劳行为进行了对比．结果表明:ＴｉＮｉ形状记忆合金中可逆的应力诱发马氏体相变有利于改善疲劳性能、然而也正是反复发生的ＳＩＭＴ引起的滑移导致了疲劳裂纹的萌生．此外．在实验中还观察到若干反常的疲劳行为．如恒△Ｋ加载时裂纹扩展速率对裂纹长度的依赖性、裂纹扩展时的分叉以及疲劳试样表面出现的大量二次裂纹等现象．

边界润滑条件下18Cr2Ni4WA钢的摩擦诱发马氏体相变及其耐磨特性的研究

用18Cr2Ni4WA钢,经渗碳、淬火和冷处理,以获得不同残留奥氏体含量的试样,进行了与T10钢金属盘对磨的边界润滑磨损试验研究。结果表明,磨损过程中确实存在摩擦诱发马氏体相变,且碳含量低的残留奥氏体较碳含量高的残留奥氏体更易发生诱发相变;摩擦诱发马氏体对提高材料的耐磨性是有利的,而残留奥氏体对耐磨性的影响却存在一个临界应力σc;当外加应力>σc时,残留奥氏体对提高材料的耐磨性有利;当外加应力<σc时,残留奥氏体对提高材料的耐磨性不利,并且当残留奥氏体和外加应力搭配适当时,耐磨性可达最高值。

积累冲击能量对ZGMn8CrMo表层应变诱发马氏体相变的影响

在低、中等冲击能量条件下实现应变诱发马氏体相变是ZGMn8CrMo钢的重要服役特征。应用MLD–10型冲击磨料磨损试验机,研究了积累冲击能量与ZGMn8CrMo材料应变诱发马氏体相变量的关系。结果表明,随着积累冲击能量的增加,其应变诱发马氏体量增加,并得到了二者之间关系的经验公式:y=12.1lnx+16.4,为探讨该材料的应用范围提供了依据。

800MPa级冷轧相变诱发塑性钢的组织与性能

采用全自动热模拟试验机测定了新开发的800MPa级相变诱发塑性钢的CCT曲线，据此制定了12种工艺对试验钢进行退火处理；通过拉伸试验测定了经不同工艺退火处理试验钢的力学性能，确定出了最优热处理工艺；对经最优工艺退火处理钢的显微组织和残余奥氏体的稳定性进行了研究。结果表明：各种工艺处理钢均获得了800MPa以上的抗拉强度，获得最佳综合力学性能（强塑积最大）的热处理工艺为830℃退火120S后，先以20℃·s^-1的速率缓冷至700℃，再以40℃·s^-1的速率冷至400℃，并在400℃等温处理400S，最后以20℃·s^-1的速率冷至室温；经最优工艺退火处理后钢的显微组织为50％铁素体＋38％贝氏体＋12％残余奥氏体，残余奥氏体主要分布在铁素体晶界处，或铁素体与贝氏体的晶界处，还有小部分存在于大的铁素体晶粒内；在拉伸过程中试验钢中残余奥氏体的相变大部分发生变形量为10％～20％阶段。