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C、Cr、Ni、RE及热处理对Fe-Mn-Si形状记忆合金记忆效应的影响研究

2020-12-02阅读(439)

C、Cr、Ni、RE及热处理对Fe-Mn-Si形状记忆合金记忆效应的影响研究

论文摘要

形状记忆合金是近几十年发展起来的一种新型功能材料,形状记忆合金最重要的特征是具有形状记忆效应。铁基形状记忆合金具有强度高、塑性好、易加工、价格低廉等优点,因此近年来成为形状记忆合金研究的重点。本文设计了15种不同成分的Fe-15Mn-5Si形状记忆合金,采用普通废钢和生铁作为原料,使用中频感应炉在大气中熔炼。采用弯曲变形法研究了不同合金成分的形状记忆效应,还研究了不同合金成分的拉伸性能,在此基础上探讨了C、Cr、Ni、RE对于合金记忆效应和拉伸性能的影响,优化出综合性能较好的几组合金。采用金相显微镜和X射线衍射仪等对合金的组织和结构进行了观察和分析,并研究了回火温度和淬火温度对形状记忆效应的影响。此外,针对这几组合金,测试了合金的耐腐蚀性能。结果表明C含量增加抗拉强度持续下降,记忆效应随含碳量增加而升高,当含碳量超过0.2wt.%时开始下降;随Cr含量增加,抗拉强度和记忆效应而增大,超过10wt.% Cr时开始下降,两者都下降;Ni的加入对抗拉强度和记忆效应都是有害的;RE含量为0.1wt.%时,抗拉强度最好而记忆效应最低。优化成分的合金为Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.2C,Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.2C-2Ni,Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.2C-0.2RE。回火和淬火实验表明三种合金最佳的回火温度分别为500℃,700℃,600℃,最佳淬火温度皆为650℃。腐蚀实验表明Fe-15Mn-5Si-10Cr-0.2C-2Ni合金抗HCl的腐蚀性最好,在NaCl和NaOH溶液中三种合金质量损失率相差不大。三种合金在NaOH溶液中的耐腐蚀性能最好,NaCl溶液次之,在HCl溶液中耐腐蚀性最差。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 前言
  • 1.2 Fe-Mn-Si 形状记忆合金研究概况
  • 1.2.1 Fe-Mn-Si 形状记忆合金研究历史
  • 1.2.2 Fe-Mn-Si 形状记忆合金的机制
  • 1.2.3 Fe-Mn-Si 基合金形状记忆效应的影响因素
  • 1.2.4 提高形状记忆效应的方法
  • 1.2.5 Fe-Mn-Si 合金存在的问题及发展的方向
  • 1.3 选题目的及意义
  • 第2章 实验材料及方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 拉伸性能测试
  • 2.2.2 记忆性能测试
  • 2.2.3 合金的热处理实验
  • 2.2.4 金相组织分析
  • 2.2.5 XRD 实验分析
  • 2.2.6 合金耐腐蚀性实验测定
  • 2.3 本章小结
  • 第3章 C、Cr、Ni、RE 对 Fe-Mn-Si 合金性能影响
  • 3.1 前言
  • 3.2 C、Cr、Ni、RE 对 Fe-Mn-Si 合金性能影响
  • 3.2.1 C 对拉伸性能及记忆效应的影响
  • 3.2.2 Cr 对拉伸性能及记忆效应的影响
  • 3.2.3 Ni 对拉伸性能及记忆效应的影响
  • 3.2.4 RE 对拉伸性能及记忆效应的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 Fe-Mn-Si-C-Cr 形状记忆合金热处理工艺的研究
  • 4.1 回火温度对 Fe-Mn-Si 形状记忆合金的影响
  • 4.1.1 回火温度对记忆效应的影响
  • 4.1.2 回火温度对微观组织的影响
  • 4.2 淬火温度对 Fe-Mn-Si 形状记忆合金的影响
  • 4.2.1 淬火温度对记忆效应的影响
  • 4.2.2 淬火微观组织观察
  • 4.2.3 X 射线分析
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 Fe-Mn-Si-C-Cr 形状记忆合金化学腐蚀性能的研究
  • 5.1 前言
  • 5.2 Fe-Mn-Si 合金的耐化学腐蚀性能
  • 5.3 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢

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