应变幅对低层错能Fe-Mn-Si系合金室温低周疲劳性能的影响

在低加载应变速率(8×10^(−3) s^(−1))下对退火态低层错能Fe-29.4Mn-4.3Si-1.4Al-0.049C合金进行室温低周疲劳试验,研究了不同应变幅(1%,2%,3%)下合金的低周疲劳性能以及疲劳断裂后的微观结构,揭示应变幅对低周疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律和作用机制。结果表明:随着应变幅的增加,试验合金的疲劳寿命显著缩短,疲劳变形行为均表现出初始循环硬化、循环饱和、二次循环硬化的三阶段加工硬化特征;增大应变幅会增加循环加工硬化程度及其随循环次数的增加速率,缩短初始循环硬化阶段和循环饱和阶段。随着应变幅的增加,试验合金中的ε马氏体平均转变速率增大,疲劳断裂后组织中不可逆块状ε马氏体含量增多,尺寸增大,且组织内部应变分布的不均匀程度增大。试验合金的疲劳变形机制为Shockley不全位错的平面滑移和ε马氏体的相变及逆相变。增大应变幅会提高疲劳变形的平均峰值应力,促进Shockley不全位错分离和块状ε马氏体生成,增大块状ε马氏体的尺寸,削弱ε马氏体相变可逆性和变形可逆性。

快速凝固对Fe-Mn-Si系形状记忆合金组织和性能的影响

研究了快速凝固对Fe-Mn-Si系形状记忆合金组织和性能的影响。结果表明,快速凝固由于大大细化了组织,从而导致合金屈服强度提高,同时,快速凝固试样内部容易产生较多的α′马氏体,这种预存的马氏体也有助于提高基体的强度,从而抑制不可逆塑性变形的产生,让更多的变形由应力诱发ε马氏体来承担,和轧制试样相比,形状记忆效应约提高13%～200%;快速凝固试样由于晶粒细小,晶界多,可供ε马氏体形核的位置也较多,所以ε马氏体长得比较细小,也容易发生交叉穿越的现象。

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。

Fe-Mn-Si形状记忆合金低温松弛机理

采用X射线衍射、透射电镜以及恢复力测量,研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金的低温松弛性能.结果表明,实验合金的低温松弛十分严重,恢复力在-60℃时较室温下松弛了57.17％.低温松弛后实验合金组织中存在较多的ε和α＇马氏体,这些ε和α＇马氏体主要是由应力诱发产生的.温度降低相变驱动力增大,在恢复力的作用下发生应力诱发ε和α＇马氏体相变是导致Fe-Mn-Si合金低温松弛的根本原因,诱发的ε和α＇马氏体量越多,松弛程度就越高.

X射线衍射法测定Fe-Mn-Si形状记忆合金层错几率的研究

Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金的形状记忆效应来源于马氏体相变，而马氏体相变则通过奥氏体内形成每隔一层｛１１１｝面上的堆垛层错来完成。与层错能相关的层错几率可能控制马氏体的相变机制。本文根据Ｗａｒｅｎ的衍射理论，用Ｘ射线衍射峰位移和峰宽化两种方法测定了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金的层错几率，其结果表明随锰含量增加，层错几率降低。本文着重对提高衍射峰位移和峰宽化两种测定方法的精度及其影响因素进行详细的研究。

Fe-Mn-Si系形状记忆合金研究近况

Fe-Mn-Si系形状记忆合金因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注。综述了该系形状记忆合金最近的研究工作,包括相变机制、影响因素,着重是提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能的途径。主要通过选择合适的合金成分配比和摸索恰当的制备工艺来提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能,叙述了该合金系不同合金元素和制备工艺对形状记忆效应的影响。

Fe-Mn-Si形状记忆合金耐磨性的研究

采用真空中频熔炼炉制备Fe-16.86Mn-4.50S i-10.30Cr-4.20N i试验合金,在M-200型摩擦磨损试验机上评价其在干摩擦和油润滑条件下的磨损性能,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪观察和分析试验合金的磨损表面及其磨损机理.结果表明,试验合金在油润滑条件下的耐磨性显著高于干摩擦下的耐磨性,而且其磨损量并不随载荷增加而增大,如当载荷300 N时的磨损量比100 N时的磨损量小.同1Cr-18N i-9Ti不锈钢的耐磨性相比,在干摩擦下试验合金的耐磨性较差,而在油润滑下的耐磨性较好.在油润滑下试验合金的磨损表面存在大量ε马氏体,而在干摩擦下其磨损表面没有ε马氏体,由于摩擦力诱发γ→ε马氏体相变导致Fe-Mn-S i合金在干摩擦和油润滑条件下具有不同的磨损机理,从而使得合金在油润滑下具有优良的耐磨性.

脉冲电场处理对Fe-Mn-Si合金形状记忆效应的影响

研究了采用电脉冲处理对Fe 2 7Mn 5Si合金形状记忆效应 (SME)的影响。结果表明 ,加入电脉冲处理 ,有助于合金形状记忆效应的提高。在参数为 30 0V、6Hz的电脉冲处理条件下Fe 2 7Mn

预应变对Fe-Mn-Si记忆合金中应力诱发εM形态的影响

利用拉伸试验方法测定了Fe-25%Mn-4.5%Si-1%Cr-2%Ni合金预应变对可恢复应变量的影响,并用X射线衍射分析方法考察了应力诱发ε马氏体(εM)体积分数随预应变量的变化关系。结果表明,当预应变大于5%而小于8%时,尽管应力诱发ε马氏体量仍然随预应变的增大而增多,而可恢复应变量却在预应变超过5%后随之迅速降低。利用透射电子显微镜对不同变形量试样中应力诱发εM形貌进行观察得知,预应变量由小及大,诱发出的εM形态变化很大,从而对记忆效应产生不同的影响。

Fe-Mn-Si记忆合金中应力诱发γ→εM的相变机制

通过高分辨透射电镜观察得知,Fe-25%Mn-4.5%Si-1%Cr-2%Ni形状记忆合金中母相γ的亚结构主要是平行分布的、不同程度重叠的层错。母相的这一亚结构特征决定随应力诱发相变进行的程度不同,可分别形成单片状和多层状两类不同形态的ε马氏体(εM),这由透射电镜观察得到了证实。这两类不同形态εM的逆相变特征亦不相同,单片状εM在逆相变时能保持较好的晶体学可逆性,有利于形状记忆效应,而多层状εM由于受到层间界面的制约,逆相变后残留下较多晶体缺陷,对形状恢复不利。

预形变对Fe-Mn-Si合金γε相变的影响

预形变强烈诱发Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金产生γ→ε马氏体相变.预形变量较小时，形变诱发产生的γ→ε马氏体具有择优取向，同一晶粒内的ε马氏体片大多数取向相同；随预形变量增大，ε马氏体大量增多，ε马氏体片之间呈现交叉；预形变量越大，交叉现象愈严重，形变诱发的ε马氏体片的相互交叉是产生加工硬化的重要原因之一．预形变对Ｆｅ－ Ｍｎ－Ｓｉ合金εγ相变过程的相变温度影响显著，随着预形变量的增大，合金的相交点Ｍｓ有不同程度升高，且含Ｓｉ量越多，升高幅度越大；Ａｓ和Ａｆ都明显升高，其升高幅度更为显著．

快速凝固对Fe-Mn-Si系合金形状记忆效应及耐腐蚀性能的影响

研究了快速凝固对Fe-Mn-Si形状记忆合金形状记忆效应及耐腐蚀性能的影响。结果表明,快速凝固由于大大细化晶粒,增加了基体强度;同时,快速凝固具有大的过冷度,导致较多层错的产生,有利于ε马氏体的形核,从而显著提高合金的形状记忆效应,和铸态合金相比,其形状回复率提高幅度达到24%~160%左右。在不存在容易被基体吸附且易形成可溶性化合物的离子时,晶界增加,会降低合金的耐腐蚀性能,所以快速凝固合金在Na OH溶液中的耐腐蚀性能低于铸态合金;而在HCl溶液中,存在容易被基体吸附生成易溶化合物的Cl-,同时这种离子不易穿透快速凝固合金更为致密的氧化膜,所以快速凝固合金的耐腐蚀性能高于铸态合金。

Fe-Mn-Si合金相变热滞的理论计算

利用相变热力学和界面摩擦概念,推导出Fe—Mn-Si合金相变热滞(AS-MS)的一般计算表达式;根据此关系式, 计算了这种合金的相变热滞,计算结果与实验值相符.合金的界面摩擦能耗比较大,且与合金的热滞成正比,由此可知合金的热滞大是由于界面摩擦能耗大所造成的.

Fe-Mn-Si合金不同变形条件下的马氏体相变特性

采用X射线衍射、透射电镜观察研究了Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金不同变形条件下的应力诱发ε马氏体相变及其形状记忆效应。研究表明,停载时间为0～10 min时,试验合金形状恢复率随停载时间的增加而迅速增大,停载时间超过10min时,虽然应力诱发ε马氏体量增多,但形状恢复率却减小,造成这一现象的原因是应力诱发ε马氏体的稳定化。合金试样停载10 min可以有效地提高合金的形状记忆恢复率。

Fe-Mn-Si记忆合金激光熔覆层残余应力的数值模拟

为分析Fe-Mn-Si记忆合金熔覆涂层的应力分布情况,利用ANSYS有限元分析软件数值模拟该涂层的温度场及应力场。模拟结果表明,当激光熔覆涂层完全冷却后,其末端基体中间区域的横向残余应力表现为残余压应力;从基体中部向两侧移动,残余压应力逐渐变为残余拉应力;沿激光扫描方向,熔覆涂层的纵向残余应力依次为压应力→拉应力→压应力。

Fe-Mn-Si合金水泥约束下的应力诱发马氏体逆相变

采用X射线衍射分析、金相观察等对Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni形状记忆合金在水泥基体约束状态下的应力诱发ε马氏体逆相变特征进行研究。结果表明,与非约束状态相比,试验合金在水泥基体约束下的逆相变的终止温度Af升高,而且预应变越大,Af越高。水泥基体约束限制Fe-Mn-Si合金变形协调是造成其逆相变困难的主要原因。

Fe-Mn-Si基形状记忆合金的奈尔温度(T_N)对马氏体相变的影响

用静电音频内耗仪测量了 Fe- 30 .3Mn- 6 .1Si,Fe- 2 9.0 5 Mn- 6 .2 7Si- RE,Fe- 2 6 .4Mn- 6 .0 2 Si- 5 .2 Cr形状记忆合金在 15 0～ 6 0 0 K温度范围的内耗及模量变化 ,确定了三种合金的 TN 温度及 MS温度 ,通过计算 ε→ γ相变内耗峰的面积 ,研究了奈尔温度 TN 对 γ→ ε马氏体相变的影响 .结果表明 :合金成分显著地影响 TN 温度 ,其中 RE和 Cr均降低 TN 温度 .随着 TN 温度的降低 ,MS- TN 温度差增大 ,TN 温度对马氏体相变的抑制作用降低 ,使马氏体形成量增加 ,进而使 ε→ γ相变峰的面积即逆相变量增大 .

Fe-Mn-Si基形状记忆合金记忆效应的研究现状

Fe-Mn-Si形状记忆合金具有原料丰富、价格低廉、力学性能好、切削性能好等优点,具有广阔的应用前景。对Fe-Mn-Si基形状记忆合金的记忆机理研究进行了介绍,着重讨论了Mn、Si、Cr、Ni含量对记忆效应的影响,并对现有提高形状记忆合金记忆效应的方法进行了总结。介绍了Fe-Mn-Si形状记忆合金在工程中的实际应用,指明了未来的研究方向。

Fe-Mn-Si形状记忆合金的应用研究现状及展望

Fe-Mn-Si形状记忆合金具有原料丰富、价格低廉、力学性能好、使用方便等优点,在工程中具有广阔的应用前景.本文对Fe-Mn-Si形状记忆合金国内外应用研究的现状进行了综述,介绍了Fe-Mn-Si形状记忆合金在紧固连接以及智能混凝土等方面的应用,并对其在工程应用中的发展方向做了展望.

Fe-Mn-Si-Ni-Co合金中形变诱发马氏体相变及形状记忆效应

通过拉伸试验、金相和透射电子显微分析,研究了Fe-25.6Mn-5.1Si-4.1Ni-1.8Co合金的形变诱发γ→ε马氏体相变与形状记忆效应。结果表明,变形温度从M_d点降至193K时,变形机制由位错滑移逐渐转变为形变诱发γ→ε马氏体相变,合金的形状记忆效应相应地近似呈线性提高。在138～193K之间变形时形状记忆效应保持稳定。文中通过分析形变诱发马氏体相变的应力-应变曲线,讨论了形状记忆效应与屈服应力之间的关系。