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本文研究了热处理工艺对含复合稀土CuZnAl形状记忆合金马氏体稳定化的影响。采用定量金相、电子探针、扫描电镜、电阻法等方法测试表明,添加复合稀土,能够明显细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织,提高合金的综合机械性能,具有良好的形状记忆效应,同时降低了马氏体相变温度滞后宽度。复合稀土富集在CuZnAl合金的晶界上,阻碍晶粒长大,有利于CuZnAl合金性能的提高,但稀土加入量＞0.10％后,合金的记忆性能降低。加入复合稀土以及采取合理的热处理工艺(850℃室温油淬+150℃时效+50℃水保温),可以获得以马氏体为主的形状记忆合金,同时合金的相变热滞最小,并使合金不易发生马氏体稳定化。
本文采用真空感应熔炼的方法,在工业条件下,分别用CaO坩埚和石墨坩埚,对NiTi形状记忆合金的熔炼进行对比研究。研究结果表明:采用石墨坩埚熔炼后合金中杂质元素主要是碳、氧的增加;采用CaO坩埚熔炼后合金中的碳含量与石墨坩埚熔炼的相比有所下降,但会使合金增氧,同时引入新的杂质元素Ca,这对NiTi形状记忆合金是非常不利的;通过拉伸力-变形量曲线的分析表明,采用石墨坩埚制得的合金的超弹性优于采用氧化钙坩埚制得的合金的超弹性;根据晶体学表象理论分析及弯曲变形法试验测得的结果表明,采用氧化钙坩埚制得的合金试样的记忆效应要优于采用石墨坩埚制得的合金试样的记忆效应。
本文通过恢复率试验、拉伸试验和对显微组织照片的观察,研究了不同的冷轧变形量对TiNiV形状记忆合金超弹性和显微组织的影响。试验表明,TiNiV形状记忆合金的弹性随着冷轧变形量的增加而增加,当冷轧变形量达到30%之后,弹性的增加不明显,单纯的冷变形不能使TiNiV达到完全的非线性超弹性;同时对不同的冷变形量对TiNiV形状记忆合金超弹性的稳定性作了阐述;试验同时表明了冷变形会使TiNiV产生一种马氏体变体,当变形量达到27%时,这种马氏体变体的体积随着变形量的增加而长大,而马氏体变体的错乱程度随变形量的增大一直在增加。
本文对TiNiCu形状记忆合金的采用不同时效温度的组织进行了研究,研究表明:不同时效温度的析出相有差别,400℃-600℃温度范围内均有fcc-Cu相析出。在400℃和450℃时效析出Cu3Ti相,在500℃和550℃析出的是Cu4Ti并有少量NiTi析出。450℃时效的NiTiCu形状记忆合金具有较高的TWSME,虽然和400℃时效的析出物相同,但是TWSME相差很大。说明在450℃以下时效时,温度对形成TWSME起主导作用,合适的中温时效温度对记忆合金内部的位错序列排列及内应力场有利于形成TWSME。当时效温度过高时,少量NiTi的析出会影响NiTiCu形状记忆合金的双程记忆恢复率。
本文采用不同形状记忆合金材料,根据产品的不同特点研制出符合要求的各种产品,并解决了产品在研制过程中所出现的问题,同时进行了大批量生产和销售。