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本文借助材料分析观察手段、恒应变拉伸停载试验以及水泥约束试验,研究了Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni和Fe-17Mn-2Cr-5Si-2Ni-1V形状记忆合金的约束态应力诱发γ→ε马氏体相变及其逆相变的特性,并通过静动态防松性能试验和重复使用性能试验对Fe-Mn-Si记忆合金防松螺栓的防松机理、防松性能等的进行了分析和表征。拉伸停载试验分析发现,Fe-Mn-Si(?)记忆合金拉伸变形过程中的恒应变停载,可使其应力诱发γ→ε马氏体相变继续进行,形状记忆效应提高。停载时间0～10min时,Fe-Mn-Si记忆合金的应力诱发ε马氏体的数量和形状恢复率随停载时间的增加而迅速增大；当停载时间超过10 min时,应力诱发ε马氏体量增多变缓并逐渐稳定,形状恢复率却逐渐下降,造成这一现象的原因与应力诱发ε马氏体的稳定化有关。应力松弛试验证明,常温恒应变约束下进行的应力诱发γ→ε马氏体相变,是Fe-Mn-Si(?)记忆合金应力松弛率较大大高于一般材料的根本原因。拉伸过程中恒应变停载0-5 min时,Fe-Mn-Si合金应力松弛率随时间急剧上升,5 min之后,松弛率增加变缓,表明γ→ε马氏体相变主要在前5 min内完成。相同预变形量下Fe-17Mn-2Cr-5Si-2Ni-1V合金的应力松弛率比Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金要低。这是因为应力松弛率代表的是ε马氏体的增量,而停载时Fe-17Mn-2Cr-5Si-2Ni-1V合金的ε马氏体的增量较小,其原因是合金中添加了C、V等元素,可以强化母相,提高材料的真屈服强度,而使应力诱发Y→ε相变需要更大的驱动力,同时,C、V元素的增加会阻碍ε马氏体相交长大。X射线衍射分析发现,水泥基体约束的Fe-17Mn-5Si-10Cr-5Ni合金应力诱发ε→γ马氏体逆相变的终止温度Af较非约束下的Af显著提高,而起始温度As却相差不大。表明Fe-Mn-Si(?)记忆合金约束状态下的ε逆相变,需要更高的相变驱动力。同非约束状态一样,Fe-Mn-Si(?)记忆合金的约束下的逆相变温度区间(Af—As)随预变形量的增加而增宽。在约束状态下,水泥基体对Fe-Mn-Si记忆合金逆相变变形协调的抑制,是其逆相变困难、相变终止温度Af提高的主要原因。静态防松性能试验表明,Fe-Mn-Si(?)记忆合金防松螺栓的防松效果非常明显。随着恢复温度的升高,Fe-Mn-Si记忆合金防松螺栓的摩擦力矩越来越大,基于形状记忆效应轴向摩擦力矩和径向摩擦力矩均有所增加,当恢复温度为500℃时,防松摩擦力矩是普通螺栓的2.97倍。在相同恢复温度下,Fe-Mn-Si(?)记忆合金防松螺栓在一定的预变形范围内,变形量越大,防松摩擦力矩就越大,基于形状记忆效应的轴向摩擦力矩和径向摩擦力矩对防松摩擦力矩的贡献也越大。重复使用性能试验表明,控制Fe-Mn-Si记忆合金防松螺栓的恢复温度,既可以保证螺栓的防松性能,又可以使螺栓具有重复使用的性能。Fe-Mn-Si记忆合金防松螺栓动态防松试验表明,在横向载荷(振动、冲击和荷载)作用下,Fe-Mn-Si记忆合金螺栓的防松寿命大大高于普通螺栓。