形状记忆合金是研究最早的智能材料之一,具有超弹性和形状记忆效应。为满足工程实际应用上对温度的要求,提高形状记忆合金的服役温度,研究者们开始研究高相变温度的高温形状记忆合金,现已开发出了 Ti-Ni基、Co基、Ni基、Zr基、Ti-Pd基、Ti-Au基及Ta-Ru基等合金。基于本课题组前期对Co-V-Si三元高温形状记忆合金的研究,本论文拟采用合金化的方法优化Co-V-Si三元记忆合金的性能,具体以Co-V-Si-X(X=Ge,Cr)四元高温形状记忆合金体系为对象,对合金的马氏体相变特性和高温形状记忆效应进行研究。同时,实验测定Co-V-Sn体系在900℃和1000℃的全成分范围内等温截面相图,确定Heusler合金Co2VSn的成分范围,为后续Co-V-Sn体系作为形状记忆合金的研究提供理论基础,本论文的主要内容如下:(1)详细研究了 Co64V16Si20-xGex(x=2,4,6,8)合金的微观组织、晶体结构、相变特性、热循环稳定性、热循环过程中的组织演变、力学性能和高温形状记忆效应。Co64V16Si18Ge2合金呈现板条状马氏体单相组织。随着Ge元素添加量的增多,第二相α-Co从马氏体基体晶界处析出,Co64V16Si16Ge4合金和Co64V16Si14Ge6合金是两相组织,包括马氏体相和α-Co相。Co64V16Si12Ge8合金呈现三相组织,包括马氏体相、α-Co相和R相。合金化使马氏体逆相变温度增加了近50℃,同时提高了合金的热循环稳定性,合金具有明显的马氏体相变峰及逆相变峰。添加Ge元素可以使合金在晶界处析出α-Co相,提高Co-V-Si三元马氏体合金的力学性能,随着α-Co相含量的增加和R相的析出,合金的力学性能下降。通过对施加8%和10%预应变的样品进行形状记忆效应表征,随着预应变的增加,合金的形状记忆效应增加,Co64V16Si18Ge2和Co64V16Si16Ge4合金分别有着1.6%和1.4%的形状记忆效应最大值,但其形状记忆效应回复率因塑性变形而降低。(2)详细研究了 Co64V16-xCrxSi20(x=1,2,3,4)合金的微观组织、晶体结构、相变特性和力学性能。Co64V15Cr1Si20合金呈现典型的板条状马氏体单相组织。Co64V14Cr2Si20合金是两相组织结构,包括马氏体相和晶界处析出的α-Co相。Co64V13Cr3Si20和Co64V12Cr4Si20合金是三相组织,包括马氏体相,α-Co相和(V,Cr)3Co5Si2相。L21母相在高温下极不稳定,转变为具有A12六方结构的高温稳定相(V,Cr)3Co5Si2。与母合金的相变温度(马氏体逆相变开始温度为693℃,马氏体相变开始温度为683℃)相比,Co64V14Cr2Si20和Co64V13Cr3Si20合金的相变温度没有明显变化。添加Cr后,合金的力学性能下降。(3)实验测定了Co-V-Sn体系在900℃和1000℃全成分范围内的等温截面相图,重点测定富Co侧和Co2VSn成分附近的相平衡关系及具有Heusler结构的Co2VSn化合物的成分范围。从两个等温截面图中可以看出:900℃和1000℃等温截面图都出现了Heusler三元化合物Co2VSn,900℃的存在成分区域为36.7～57.6 at.%Co、11.8～20.9 at.%Sn。随着温度提高到1000℃,Co2VSn的成分范围也相应增大。Co2VSn化合物在900℃和1000℃的成分区域的确定可为Co-V-Sn作为形状记忆合金的研究提供理论基础。