Fe-Ni-Al-Nb-B基多晶形状记忆合金的组织与性能研究

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铁基形状记忆合金是一种新型功能材料和智能材料。本文以Fe-Ni-Al-Nb-B基形状记忆合金为研究对象,采用XRD、SEM、EDS、OM、热膨胀仪和万能力学压缩试验机等设备探索了Co含量对Fe58.45-xNi28CoxAl11.5Nb2 B0.05(x=0,6,12,18)形状记忆合金组织结构与性能的影响,同时研究了时效时间和时效温度对Fe46.45Ni28Co12Al11.5Nb2 B0.05形状记忆合金组织结构与性能的影响,研究结果表明:(1)对Fe58.45-xNi28CoxAl11.5Nb2 B0.05(x=0,6,12,18)合金进行固溶和时效处理,发现有如下结果:固溶态合金中存在γ相和β相,并有孪晶形成,当Co元素含量为12%时,合金的晶粒最细小,硬度最大;合金中添加的B元素能够抑制β相的产生;时效处理之后,合金中有点状γ′相析出,该相的弥散分布形态利于强化合金,合金的抗压强度、可恢复应变和硬度随着Co元素含量的增加先增大后减小,当Co元素含量为12%时,合金的抗压强度、可恢复应变和硬度达到最大值,分别是1594.4 MPa、488.68 HV和16.13%,合金中Co元素含量为12%时拥有相对最好的伪弹性。(2)对Fe46.45Ni28Co12Al11.5Nb2 B0.05合金在600℃下时效不同时间,合金中包括γ相、析出相γ′相和β相,γ′相分布在晶粒内,β相主要分布在晶界处,这两种相的形态和数量都受到合金时效时间的影响,随着合金时效时间的增加,合金中析出的γ′相和β相析出量增加。适量的γ′相弥散分布在合金中有利于合金的强化,过量的β相不利于合金的强化,γ′相和β相共同影响着合金的伪弹性。当合金时效时间持续增大,合金的可恢复应变、抗压强度和硬度先增后减,直至时效时间达60 h,合金拥有最大的抗压强度、可恢复应变和硬度值。(3)对Fe46.45Ni28Co12Al11.5Nb2 B0.05合金在不同温度下的时效60 h,当时效温度为520℃时,合金中只有β相和γ相,随着时效温度的增加,合金中逐渐析出γ′相,合金中析出相γ′相和β相析出量随时效温度的增加逐渐增加,合金的抗压强度、可恢复应变和硬度也随着时效温度的增加先增大后减小,当时效温度为600℃时,合金的可回复应变和硬度达到最大值,此时合金拥有相对最好的伪弹性。
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