时效对免训练Fe-Mn-Si基形状记忆合金性能的影响

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FeMnSi基形状记忆合金,作为新一代工程智能材料,以其良好的加工性、优异的焊接性、高强度和高塑性备受关注,但是形状记忆回复较低而限制了其实际应用。本文通过在Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金中添加微量V、N元素,制备一种免训练的形状记忆合金。系统研究了不同时间时效处理对合金形状记忆性、耐磨性及耐腐蚀性的影响,并确定合金获得最佳形状记忆性和耐磨性的时效时间,对合金的开发利用具有重大的现实意义。
　　应用X射线衍射仪(XRD)确定了合金中的物相组成、利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了时效析出的VN粒子及其分布。分析结果显示,Fe-Mn-Si-Cr-Ni-V-N合金在800℃时效时晶粒内部析出许多细小的分布均匀的纳米尺度的VN粒子,而晶界处析出的VN粒子聚集长大形成长条状化合物。随着时效时间的增加,VN粒子不断长大,但是粒子数量却不会持续增加,16h时效时基体中VN粒子数量几乎达到饱和。合金经过4~8h时效处理,其硬度能够达到350MPa,比未进行时效处理的250MPa提高了40％左右。8h时效处理时析出VN粒子的强化作用最佳,并且VN粒子能为可回复ε马氏体提供最佳形核位置,因此合金的形状记忆性能最佳,回复率高达75%(0℃下4%变形,300℃回复)。
　　本文首次研究了含V+N的Fe-Mn-Si合金时效前后合金耐磨性的变化。结果表明8h时效处理时,析出的均匀细小的VN粒子对基体的强化作用最为明显,合金具有最好的耐磨性。同时发现VN粒子的存在一定程度上改变了合金的磨损形式,干磨损时0h时效试样主要发生黏着磨损,而时效处理的试样尤其是8h时效试样主要发生磨粒磨损,而油磨损时时效试样主要发生磨粒磨损,几乎不存在黏着磨损。
　　本文首次研究了该合金时效前后耐腐蚀性的变化。电化学动电位极化与电化学阻抗谱(EIS)技术研究表明时效处理时VN粒子的析出降低了合金的耐腐蚀性。高温固溶合金的耐腐蚀性最好,8h、16h和24h时效试样基体内析出大量的细小均匀分布的VN粒子,因此在电解液中金属表面形成了许多由微阴极(VN粒子)和微阳极(周围的奥氏体基体)构成的微电池,无数个微阴极加速了基体的溶解,并且短时间内V、N元素无法长程扩散至贫V、N区而使基体成分不均匀,因此8~16h之间时效时合金的耐腐蚀性最差。

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作者
张林;
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作者单位

天津大学;

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授予单位天津大学;
学科材料工程
授予学位硕士
导师姓名董治中,张作贵;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类时效处理;
关键词
FeMnSi基形状记忆合金; 耐磨性能; 物相组成; 形核位置; 电化学阻抗谱;

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