多孔CuAlMn形状记忆合金的制备及其压缩特性

首次以NaCl颗粒为造孔剂利用烧结-脱溶法成功制备出了多孔CuAlMn形状记忆合金,并对其宏、微观形貌特征及压缩性能进行了研究.结果表明多孔CuAlMn形状记忆合金为三维贯通的开孔网络结构,孔洞分布均匀,孔的大小、形貌与氯化钠颗粒相似.多孔CuAlMn形状记忆合金试样的准静态压缩应力-应变曲线分为明显的弹性区、平台区及致密化区3个区域.长而平的平台区表明多孔CuAlMn形状记忆合金具有良好的压缩吸能特性.

电磁场与TiB2纳米粒子对CuAlMn形状记忆合金凝固组织和性能的影响

使用扫描电子显微镜、光学显微镜和电子万能测试仪研究了电磁场与Ti B2纳米粒子对CuAlMn形状记忆合金组织和力学性能的影响。结果表明:电磁场能够有效抑制Ti B2纳米粒子的团聚,改善Ti B2纳米粒子的晶粒细化效果。当Ti B2纳米粒子的加入量为1%,电磁场电流为120A时,CuAlMn形状记忆合金锭的晶粒尺寸从1.62 mm细化至0.41 mm;合金的力学性能得到大幅提高,其中抗拉强度和伸长率分别提高到674MPa和18.2%。

微量La添加对CuAlMn形状记忆合金组织和性能影响

利用OM、XRD、DSC、SEM、单向拉伸试验、弯曲回复率试验等方法研究了微量La添加对CuAlMn形状记忆合金显微组织、相变性能、记忆性能以及力学性能的影响。实验结果表明,添加La的合金晶粒细化明显,材料内部形成弥散析出相;马氏体转变开始温度相对于未添加合金有一定程度的提高。相变热滞明显小于未添加合金,记忆性能有所提高。添加La的合金抗拉强度为646.8MPa,断裂应变为21.7%,均高于未添加合金材料。拉伸断口分析表明材料由脆性断裂转为微孔聚集型的韧性断裂。

电磁场与TiB2纳米粒子作用下CuAlMn形状记忆合金晶粒细化技术研究

使用扫描电子显微镜和光学显微镜研究了电磁场与TiB2纳米粒子作用下CuAlMn形状记忆合金的晶粒细化机理。结果表明:TiB2纳米粒子与CuAlMn形状记忆合金基体的最小二维错配度是5.28%,因此,TiB2纳米粒子可以作为CuAlMn形状记忆合金的有效异质形核核心显著细化其晶粒组织。电磁场能够有效抑制TiB2纳米粒子的团聚,提高TiB2纳米粒子的晶粒细化效果并能减少球形孔洞缺陷。添加1%TiB2纳米粒子的同时施加120 A的旋转电磁场,可以将CuAlMn形状记忆合金真空熔铸铸锭的晶粒组织从1.62细化至0.41 mm。

功率超声电磁复合场对CuAlMn形状记忆合金组织和性能的影响

应用功率超声-电磁复合场来改善CuAlMn形状记忆合金的组织和性能。使用扫描电子显微镜、光学显微镜和力学性能测试技术研究了功率超声-电磁复合场对CuAlMn形状记忆合金组织和性能的影响。结果表明:在CuAlMn形状记忆合金凝固过程中施加600 W功率超声-90 A电磁复合场,可以得到最佳的晶粒细化效果,使CuAlMn形状记忆合金铸锭的晶粒组织从1.62 mm细化至0.41 mm;相应地,CuAlMn形状记忆合金的力学性能得到大幅提高,其中抗拉强度和伸长率分别提高到674 MPa和18.2%。

热型连铸CuAlMn合金丝的冷加工性能

用热型连铸法制备了柱状晶CuAlMn合金丝,经800℃固溶处理,不同温度退火后做冷轧试验,研究其在单一β相下的冷加工性能。冷轧结果表明,250℃退火的冷加工性能最优,而400℃退火由于发生贝氏体转变,冷加工性能急剧下降。细化晶粒可较大地提高冷加工性能。拉伸结果表明合金退火后有较好的超弹性,伸长率与冷加工性能的变化一致。

CuAlMn合金粉末激光选区熔化成形组织与性能研究

利用激光选区熔化技术将CuAlMn合金粉末打印成形,采用金相显微镜观察、扫描电子显微镜观察、X射线衍射分析、电子背散射衍射测试及显微硬度测量等手段研究成形试样的组织与性能。研究结果表明:当激光能量密度输入从21.9 J/mm^3增加到87.5 J/mm^3时,激光选区熔化成形CuAlMn试样的密度先增大后减小;试样的显微硬度随着激光能量密度的增加而降低,这是因为粉末和成形试样都为(DO3+L21)晶体结构的β相,激光能量密度增加导致Mn元素大量挥发,增强了Al原子和Mn原子发生晶格外扩散,使得母相固溶度降低,导致试样的硬度减小。微观组织形貌显示试样建造方向和水平方向有较大区别,建造方向熔池顶端直径为200μm左右,EBSD分析表明试样在建造方向<100>拥有很强的织构,其织构指数和织构强度分别为3.691和3.124。

热处理工艺对CuAlMn形状记忆合金力学性能影响的研究

对采用真空中频感应炉熔炼出的CuAlMn形状记忆合金进行热锻、热轧和伴随中间退火的多道次冷拔加工后,制得直径为2 mm的线材。用普通热处理和循环热处理两种工艺对线材分别进行热处理,并对线材的组织和抗拉强度、超弹性、硬度进行了测试。结果表明:普通热处理时,随淬火温度的升高,晶粒尺寸由213μm增加至547μm,抗拉强度、维氏硬度分别由771 MPa、264降低至618 MPa、246,但会略微提高材料的超弹性,最大超弹性应变为2.5%;循环热处理时,随循环次数的增加,晶粒会发生异常长大,对应线材的抗拉强度和维氏硬度分别由348 MPa、240降低至302 MPa、226,超弹性应变由4%增加至10%,循环5次后,加载至10%应变后卸载,变形能完全恢复,表现出极佳的超弹性。

CuAlMn形状记忆合金的高阻尼特性

用悬臂梁弯曲共振法研究了新型CuAlMn系形状记忆合金在马氏体态和母相态的阻尼特性。研究结果表明:室温马氏体态Cu 10.5%Al 6%Mn(质量分数)和室温母相态Cu 11%Al 8%Mn形状记忆合金在表面应变振幅为4.05MPa时,都具有很高的阻尼性能,内耗Q-1接近0.1;两种形态的CuAlMn形状记忆合金的阻尼性能都随应力振幅增加而下降,且母相态合金阻尼性能下降速度更快。

CuAlMn形状记忆合金的电阻点焊

采用金相观察、X射线衍射、显微硬度测试等方法研究了CuAlMn形状记忆合金的电阻点焊焊接接头的显微组织、记忆恢复率等性能。试验结果表明:焊后的CuAlMn形状记忆合金焊缝以柱状晶为主,与母材相比,物相和显微硬度只有微小的变化;采用电阻点焊方法焊接CuAlMn形状记忆合金,焊后的形状记忆恢复率达到了母材的80%以上。

应力振幅对CuAlMn记忆合金阻尼特性的影响

运用跟踪滤波技术 ,采用悬臂梁弯曲共振装置测试了表面应力振幅 4.0 5～ 40 .5MPa范围内CuAlMn形状记忆合金对一阶和二阶共振的衰减能力 ,研究了表面应力振幅对新型CuAlMn系形状记忆合金阻尼性能的影响。研究结果表明 ,CuAlMn形状记忆合金无论在母相态 ,两相区还是马氏体态都具有较高的阻尼性能 (Q-1max=0 .12 )。阻尼性能总体上表现为随表面应力振幅增加而下降 ,在临界应力以下 ,母相态合金的阻尼性能下降速度明显快于马氏体态合金 ,超过临界应力以后 ,阻尼性能下降趋于平缓而且与组织相关性很小。

Effect of heat treatment on shape memory properties of ductile CuAlMn alloys

The effect of heat treatment on shape memory properties of the ductile CuAlMn alloys was studied. The results show that the heating temperature for the solution treatment should be around 100 ℃ above the transformation temperature in order to obtain good shape memory properties, heating for 10 min at this temperature doesn’t have much influence on the shape memory properties, faster cooling rate helps to obtain good shape memory properties and the shape recovery rate(SRR) decreases with raising ageing temperatures. For Cu 16Al 10Mn alloy, the heat treatment process to acquire higher recovery rate is heating at 800 ℃ for 15 min, quenching into ice water and ageing below 150 ℃ for 15 min. For Cu 17Al 10Mn alloy, the process is the same except heating at 700 ℃.[

孔结构参数可控的多孔CuAlMn形状记忆合金的制备

利用烧结蒸发法制备出了孔隙定向排列且分布均匀、三维相互连通的Cu-11.9Al-2.5Mn形状记忆合金多孔材料。利用金相显微镜、扫描电镜观察和力学性能测试等手段对该多孔材料的性能结构进行了研究。结果表明,采用烧结蒸发法能制备孔隙率及孔结构参数可控的多孔CuAlMn形状记忆合金。

变形对CuAlMn形状记忆合金组织和性能的影响

以Cu9.2A l8.8Mn合金为研究对象,通过对不同变形后合金的组织观察和性能测试,研究了变形对CuA lMn形状记忆合金组织和性能的影响。实验表明,适当的变形和热处理可以细化CuA lMn形状记忆合金的晶粒,同时可以提高合金的综合性能。

轻质高强高阻尼HfO_(2)@CNT/聚合物/CuAlMn复合材料的制备及性能

由于阻尼合金和聚合物分别在减振效果和力学性能方面存在不足,为了实现宽频域和温域内的功能结构一体化,本工作采用烧结蒸发法和真空渗入工艺成功制备了一种新型阻尼复合材料。该复合材料以多孔CuAlMn形状记忆合金为骨架,孔隙中填充了负载HfO_(2)颗粒的碳纳米管与黏弹性聚合物组成的复合体。对样品进行了动态力学分析和室温单轴压缩实验,结果表明,当骨架孔隙率为80%、碳纳米管质量分数为1%时,该复合材料的压缩屈服强度和弹性模量分别为27 MPa和1040 MPa,密度仅为2.11 g/cm^(3),损耗因子在0.1~200 Hz和20~100℃范围内都在0.055以上,最大值可达0.102。相比于同等孔隙率的CuAlMn骨架,复合材料的弹性模量、压缩屈服强度和损耗因子分别提高了1、2和1.5倍。引入三相模型研究了复合材料的阻尼机理,计算结果表明,新型复合材料的主要阻尼机制是界面阻尼。

稀土Y元素对CuAlMn形状记忆合金晶粒细化及其力学性能的影响

CuAlMn形状记忆合金具有优良的耐热稳定性和高阻尼特性,在多种领域有着明确的目标需求,然而,晶粒粗大易导致沿晶断裂,严重弱化了合金的力学性能。为改善合金力学性能,引入了稀土Y元素,采用电弧熔炼吸铸炉制备了Cu-11.36Al-5Mn-xY(x=0~3,质量分数/%,下同)系列铸态合金,又经固溶时效对合金微观组织进行了调控和均质化。采用DSC、XRD、金相和SEM对合金的相变、物相、微观组织结构进行了表征。通过显微硬度计和万能材料试验机测试了合金的硬度和力学性能。结果表明,Y元素添加可有效细化CuAlMn合金晶粒,晶粒尺寸从数百微米下降至10μm左右,同时伴随着大量网格状含Y析出相沿晶析出,冷却过程中晶粒形核区的增多和生长受到抑制是晶粒细化的主要因素。合金硬度随Y元素添加量的增大而升高,这与合金中大量含Y硬脆相的析出有关,Y含量越高,析出相体积分数越高,此外,固溶时效态样品硬度高于铸态样品,源于固溶时效态样品析出相在整个基体内的分布和更高的析出相体积分数。合金的压缩强度和拉伸断裂强度在Y元素含量为0.1%~0.4%时得到明显提升,其强化机制可通过细晶强化、沉淀强化和固溶强化来理解。合金压缩断裂应变在Y元素含量为0.4%时达到最大,断后伸长率在Y元素含量为0.1%时达到最大,其变化趋势与晶粒细化和沉淀析出相的耦合效应有关。

石墨颗粒/CuAlMn形状记忆合金复合材料中的位错内耗峰

利用渗流技术制备出了以石墨颗粒为阻尼增强相、以Cu-11.9Al-2.5Mn(wt%)形状记忆合金为基体的复合材料,对该合金的内耗行为进行了研究.在淬火态样品的内耗-温度曲线上观察到两个内耗峰,分别位于240℃和370℃附近.对其中低温峰的变化规律和机理进行了研究.实验发现,低温峰仅在复合材料中出现,峰位与频率无关,峰高随频率升高而上升;随升温速率增加,峰高增加,峰位移向高温;随石墨颗粒体积分数增加,峰高增加;经多次热循环后该内耗峰消失.由以上特征和微观观察,可以证明该峰起因于外加交变应力与位错的相互作用.

复合场与TiB2纳米粒子对CuAlMn形状记忆合金组织和性能的影响

应用功率超声-电磁复合场与TiB2纳米粒子来改善CuAlMn形状记忆合金的组织和性能。使用扫描电镜和光学显微镜研究了复合场与TiB2纳米粒子对CuAlMn形状记忆合金组织和性能的影响。结果表明,功率超声-电磁复合场能够有效抑制TiB2纳米粒子的团聚,提高TiB2纳米粒子的晶粒细化效果。添加1%的TiB2纳米粒子的同时施加功率超声-电磁复合场,可以将CuAlMn形状记忆合金铸锭的晶粒尺寸从1.62mm细化至0.32mm。相应的,CuAlMn形状记忆合金的力学性能得到大幅提高,其中抗拉强度和伸长率分别提高到691MPa和19.7%。

铜阻尼合金的研究和发展现状

对CuAlMn系阻尼合金近几年的研究现状作了概括和描述,系统地介绍了该合金的相图、结构,详细探讨了相变点、阻尼性能的影响因素,对晶粒粗大问题也做了分析。并指出了CuAlMn系阻尼合金的应用及发展前景。