高等化学工程学报

抽象的

形状记忆合金中双热弹性-伪弹性表征和相变的晶体学基础

阿迪古泽尔 O

形状记忆效应是一系列称为形状记忆合金的合金系统所表现出的一种特殊性质，从记忆行为的角度来看，它们具有热弹性和伪弹性的双重特性。这些合金属于具有这些性质并对外部条件作出反应的先进新型材料类。两个连续的晶体学转变、热和应力诱导的马氏体转变在晶体学基础上控制着形状记忆现象。形状记忆效应是在第一次冷却和应力过程后的加热和冷却的温度区间内以热方式实现的，而伪弹性是在材料的母体奥氏体相区中以恒定温度施加应力和释放应力以机械方式实现的。形状记忆效应在本体层面上受冷却和应力过程控制，在晶体学基础上受晶格孪生和去孪生过程控制。热致马氏体伴随晶格孪生发生，有序母相结构自适应地转变为多元孪生马氏体结构，孪生马氏体结构在应力作用下通过应力诱发马氏体相变转变为非孪生马氏体。伪弹性是在母相区恒温下对材料施加应力并释放应力，材料发生变形，释放应力后形状同时恢复。伪弹性以非线性方式表现，应力-应变图中施加和释放的路径不同，滞后回线表示能量耗散。此类马氏体相变的基本过程本质上是剪切变形、晶格不变剪切和原子平面的改组。晶格不变剪切是在有序母相晶格密排平面上原子以位移方式协同运动时发生的。原子平面改组和剪切可看作是位移马氏体相变过程中激活的基本过程。晶格不变剪切在铜基形状记忆合金中并不均匀，并导致冷却时形成具有晶格孪生的长周期层状复杂马氏体结构。对两种铜基CuZnAl和CuAlMn合金进行的电子衍射和X射线衍射研究表明，这些合金在马氏体条件下表现出超晶格反射。这几种合金的临界相变温度高于室温，并且在室温下处于完全马氏体状态。在室温下时效期间进行了一系列X射线衍射。衍射结果表明，衍射角和峰强度随时效而变化。该结果指的是一种以扩散方式发生的新反应，并导致马氏体稳定化。