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用形状记忆合金做紧固件,须对合金做径向压缩以减小其直径。本课题用定向凝固柱状晶CuAlBe形状记忆合金制备紧固件,研究减径过程中横向(垂直于柱状晶生长方向)压缩对CuAlBe形状记忆合金性能的影响,为紧固件的制备提供技术支持。采用热型连铸工艺制备了直径为6mm的合金棒。金相显微镜观察其组织为沿棒的轴向生长的柱状晶,成分为Cu-11.9wt%Al-0.54wt%Be。用DSC检测其四个相变特征温度M_s、M_f、A_s、A_f,可知A_f温度为-81.7℃,合金在室温下呈超弹性。沿合金棒横向切取2.5mm′2.5mm′5mm合金压缩试样,沿横向对合金压缩试样进行力学性能实验,包括室温压缩、循环压缩和单循环压缩实验。室温压缩实验的结果表明CuAlBe柱状晶合金试样在横向压缩的断裂强度和断裂应变分别为1453MPa和44%,马氏体诱发应力为403MPa。其压缩性能明显要优于普通多晶试样(等轴晶)。采用扫描电子显微镜观察压缩试样的断口,发现普通多晶试样断口主要表现为脆性断裂,柱状晶试样断口主要表现为塑性断裂。这也说明了等轴晶试样相较于柱状晶试样容易断裂。室温循环压缩、单循环压缩和加热回复实验结果表明,CuAlBe柱状晶压缩试样在循环压缩应变为14%时最大残余应变约为10%,实际残余应变约为8.4%,超弹性应变约为4%左右。将单循环压缩后实际残余变形为1.1%-1.4%的试样加热到250℃,仅回复0.3%-0.6%.这可能是压缩过程中形成比较稳定的γ’马氏体。A_f温度远高于室温的柱状晶合金试样本来应该显示完全的超弹性,但在横向压缩时,柱状晶合金试样却显示形状记忆性能。这是各向异性的一种表现。采用自行设计的手动压缩装置对CuAlBe柱状晶合金试样进行横向的原位压缩试验。通过金相显微镜、显微硬度计等测量了试样中单个晶粒的变形,绘制了各个晶粒的应力-应变曲线,观察了其相变过程。同时通过EBSD检测试样中各个晶粒的取向。结果显示,试样整体在压缩名义应变为14%时,产生2%的残余应变;在观察的6个晶粒中,有5个显示超弹性,1个显示记忆性能。<111>及<211>取向的晶粒其应力-应变曲线的特征是:加载曲线斜率即弹性模量大;没有明显的相变平台或拐点;应变滞后很小;整个晶粒的应变量很小。<310>及<210>取向的应力-应变曲线特征是:弹性模量比较小;有明显的相变平台;应变滞后很大;整个晶粒的应变很大。结合金相组织的观察确定:<111>及<211>取向的晶粒马氏体诱发应力为370MPa,而<310>及<210>取向的约为270MPa。由此可见,柱状晶在横向压缩时表现出强烈的各向异性:即弹性模量的各向异性;马氏体相变诱发应力及转变的量和速度的各向异性;显示超弹性或形状记忆性能的各向异性。由于存在各向异性,使得本来应该显示完全超弹性的合金转变成显示形状记忆性能,也就是扩大了相变滞后。这一特点可以在制备记忆合金紧固件时发挥重要作用,为课题项目的进一步开展提供思路。