【摘要】：ZrCu合金與其它高溫形狀記憶合金相比,價格低廉,相變溫度在25-1050℃較大的溫度區(qū)間可調,是一種極具應用潛力的高溫形狀記憶合金。此外,ZrCu基合金還可形成形狀記憶非晶復合材料,其中的晶體相可在外力作用下發(fā)生應力誘發(fā)馬氏體相變,提高材料的塑韌性。ZrCu基合金的馬氏體相變行為及其變形過程中的組織演化與記憶合金和形狀記憶-非晶復合材料的性能密切相關,是提高其功能及力學特性的關鍵。本文采用合金化方法優(yōu)選合金成分,提高馬氏體相變溫度,減小相變溫度滯后,改善形狀記憶效應。利用X射線衍射分析、透射電子顯微觀察、示差掃描量熱分析及室溫/高溫壓縮試驗等系統(tǒng)研究了ZrCu基合金的馬氏體相變、組織與界面結構、力學行為和形狀記憶效應,并闡明了在壓縮變形過程中馬氏體組織結構演化規(guī)律,揭示了ZrCu基記憶合金的形變微觀機制。Ni和Co添加提高了ZrCu合金的馬氏體相變溫度,減小了相變溫度滯后,改善了循環(huán)穩(wěn)定性。在Zr50Cu25Ni25-xCox合金中,隨著Co含量增加,Ni含量降低,合金的馬氏體相變溫度降低,相變溫度滯后減小,循環(huán)穩(wěn)定性先提高后降低。其中Zr50Cu25Ni7.5Co17.5合金的馬氏體相變開始溫度為564 K;相變溫度滯后為59 K,比Zr50Cu50合金相變溫度滯后減小124 K;經(jīng)3次熱循環(huán)即達到熱穩(wěn)定性,相變溫度僅變化3K。Zr50Cu50合金和Zr50Cu25Ni25-x Cox合金馬氏體形貌呈平行板條狀、矛頭狀及鑲嵌塊狀。馬氏體變體間呈(021)I型和(111)I型孿晶關系。Zr50Cu50合金馬氏體內亞結構為大量的(001)復合孿晶及少量的(001)堆垛層錯,Zr50Cu25Ni25-x Cox合金亞結構為少量的(001)復合孿晶和高密度的(001)和(11 0)堆垛層錯。晶體學唯象理論計算結果表明(021)I型孿晶為ZrCu基合金馬氏體相變過程中的點陣不變平面應變(LIS),這與TEM觀察結果一致。Zr50Cu50合金馬氏體狀態(tài)下變形過程中位錯滑移與孿晶組織演化同時進行。在形變初期,馬氏體首先發(fā)生(001)復合孿晶去孿晶,隨變形量增加,(001)復合孿晶去孿晶過程持續(xù)進行,且形成新的(021)I型和(201 )復合孿晶,變體間交叉擠碰,界面可動性變差,應變恢復特性下降。Zr50Cu25Ni7.5Co17.5合金變形過程中首先發(fā)生(001)復合孿晶去孿晶,隨后形成細小的(111)和(021)I型孿晶,變體間不呈現(xiàn)交叉擠碰形貌,界面可動性較好,因而可恢復應變較大。ZrCu基合金中變形過程中(021)I型孿晶的形成機制為1/10[012]不全位錯在(021)面上沿[012]方向發(fā)生均勻切變。Zr50Cu25Ni25-x Cox合金較Zr50Cu50合金呈現(xiàn)更好的應變恢復特性。隨著Co含量的增加,形狀記憶效應先增加后減小。預變形為8%時,Zr50Cu50合金的可恢復應變?yōu)?.92%,Zr50Cu25Ni7.5Co17.5合金為6.87%。Zr50Cu25Ni25-x Cox合金具有良好的線性超彈性及其穩(wěn)定性。線性超彈性應變最大為6%,且在隨后的循環(huán)過程中超彈性性能不發(fā)生衰減。
[Abstract]:Compared with other high temperature shape memory alloys, ZrCu alloy is a kind of high temperature shape memory alloy with high application potential because of its low price and adjustable transition temperature range of 25-1050 鈩，

本文編號：2194061