合金成分對(duì)CuAlMn形狀記憶合金組織及性能的影響.pdf

1、本文以熔鑄CuAlMn三元合金為研究對(duì)象，通過OM、SEM+EDS、TEM+EDX、XRD、DSC、單向拉伸試驗(yàn)、彎曲法測(cè)記憶性能試驗(yàn)、冷軋測(cè)冷加工性能試驗(yàn)等手段分別研究了不同Al、Mn含量1#: Cu-8.7Al-7.1Mn、2#: Cu-8.5Al-12Mn、3#:Cu-12.3Al-5.4Mn和4#: Cu-10.2Al-8.5Mn四組合金以及含量分別為0.1-0.4wt.％稀土元素La添加到4#Cu-10.2Al-8.5Mn合金

2、中對(duì)記憶合金鑄態(tài)組織、馬氏體態(tài)組織、記憶性能、力學(xué)性能、相變性能、冷加工性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:
　　1#合金因鋁含量過低導(dǎo)致合金中形成大量的α相，造成合金幾乎沒有記憶性能。增加Mn含量的2#合金馬氏體含量增加，可是仍然不能形成單一的馬氏體相，記憶性能僅為42％。因此制備的1#與2#合金已不具有實(shí)際價(jià)值。高Al低Mn含量的3#合金產(chǎn)生單一的馬氏體相，相變熱滯溫度僅為6.6℃，材料的記憶性能優(yōu)異，達(dá)到了99.7％，但是斷裂延伸

3、率僅為7.5％，同時(shí)冷加工性能也不到10％，不適于冷加工大量變形。另外，合金晶粒粗大。4#合金的斷裂延伸率達(dá)到了12.8％，最大冷加工變形率達(dá)到了30％，比3#合金高出了3倍。但Al含量降低導(dǎo)致合金有序度下降，帶來的問題是相變熱滯溫度為18.5℃，形狀回復(fù)率為91.3％。
　　對(duì)于添加了0.1％、0.2％、0.3％和0.4％稀土元素La的4#合金，隨著稀土元素La含量的增加，合金中形成富La析出相數(shù)量逐漸增加，鑄態(tài)的晶粒尺寸逐漸減

4、小，并且抑制了合金在熱處理過程中的晶界擴(kuò)展，進(jìn)而細(xì)化了固溶時(shí)效態(tài)馬氏體晶粒，同時(shí)馬氏體變體一致性增強(qiáng)。在La含量為0.3％的d#合金中，鑄態(tài)晶粒以及馬氏體態(tài)晶粒尺寸均達(dá)到了最小值。但過量的La添加(0.4％)的e#合金鑄態(tài)組織細(xì)化效果變差，并且惡化合金馬氏體態(tài)組織，使得晶界變得模糊，馬氏體有序度下降。La含量較低時(shí)，隨著La含量增加合金記憶性能逐漸提高，含量為0.3％的d#合金達(dá)到了最大值95.6％;但是La含量過多的e#合金由于形成的

5、大量的聚集富La稀土相，這些相使得馬氏體有序度下降，造成形狀回復(fù)率僅為85％。
　　隨著La含量的增加合金溶液逐漸凈化，雜質(zhì)含量降低，晶粒尺寸減小，合金抗拉強(qiáng)度、延伸率以及冷加工性能均有提高，在0.3％La含量時(shí)均達(dá)到了最大值。但0.4％La添加的合金中形成大量連續(xù)析出相破壞了組織的連續(xù)性，對(duì)于提高材料的力學(xué)性能以及冷加工性能都沒有幫助。
　　SEM及TEM結(jié)果表明加入稀土元素La在CuAlMn合金中形成1μm左右的類圓形富

6、La析出相，XRD結(jié)果顯示該析出相為與α相相近的La、Al、Mn溶入Cu中形成的固溶體，熔點(diǎn)高，性能穩(wěn)定。該相主要在晶界處析出，提高了晶界強(qiáng)度，進(jìn)而提高了合金的綜合力學(xué)性能。
　　在高延性的Cu-10.2Al-8.5Mn合金中添加0.3％含量La獲得的馬氏體態(tài)晶粒尺寸僅為68.1μm，同時(shí)獲得了較好的馬氏體有序度，合金的記憶性能達(dá)到了95.6％、抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到了777.1MPa和17.6％，冷加工性能也達(dá)到了48％。該成