【摘 要】
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形状记忆合金是最具实用价值金属功能材料之一,Fe-Mn-Si基合金具有价格低廉、工艺简单等一系列优点。但该系合金的形状回复率不高,耐蚀性能较差限制了其应用范围的进一步扩大
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形状记忆合金是最具实用价值金属功能材料之一,Fe-Mn-Si基合金具有价格低廉、工艺简单等一系列优点。但该系合金的形状回复率不高,耐蚀性能较差限制了其应用范围的进一步扩大。本文通过优化合金成分设计,对原位自生碳化物颗粒增强Fe-Mn-Si基合金形状记忆效应及其相关性能进行了研究。通过添加适量Nb,V,Ti,RE(Ce)等合金元素,设计了八种典型成分的Fe-Mn-Si基形状记忆合金,并用原位自生法制备出了碳化物颗粒弥散分布增强的Fe-Mn-Si基合金。采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了合金的显微组织及物相成分。固溶态合金基体主要为奥氏体及少量热诱发ε马氏体,生成适量的热诱发马氏体对合金形状记忆效应有利。随着预变形量增大,合金组织中应力诱发ε马氏体开始增多,由原来的单一方向ε马氏体变成交叉方向马氏体。采用拉伸变形法,研究了不同工艺参数、不同成分合金的形状记忆效应。结果表明,固溶态合金在变形前于一定的温度(750℃)进行时效处理(250min)能有效提高合金的形状记忆效应。随时效处理温度的升高,合金形状回复率缓慢提高,在750℃下达到最大,之后开始下降。合金的形状回复率随着预变形量的增大而减小,在预变形为2 %时达到最大值,其中成分为Fe-14.0Mn-6.0Si-9.0Cr-5.0Ni-0.83Nb-0.045Ce合金的回复率达到96.9%。热机械训练能有效提高合金形状回复率,特别是第一次训练提高最为显著。Fe-Mn-Si基合金中加入适量的Cr,Ni,Nb等元素可以显著提高合金耐腐蚀性能,在碱性NaOH溶液中其耐蚀性是304,316不锈钢的3倍。
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