cualni形状记忆合金液态结构及记忆性地研究

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1、山东大学博士学位论文一CuAINi形状记忆合金液态结构及记忆性研究．=z==========；=======；=============摘要以cuAlNi形状记忆合金为研究对象，利用液态x-射线衍射仪研究了不同温度、不同成分的液态结构，采用快速凝固技术制备激冷薄带，利用固态x一射线衍射及DSC等方法研究激冷薄带的微观不均匀结构特征，探讨了该合金的液态结构对固态组织、激冷微晶条带记忆性的影响。f纯cu、纯Al的液态结构因子具有对称的主峰，主峰左侧曲线呈光滑的抛物线状。随着温度的升高，纯cu、纯Al熔体宏观体积膨胀，而熔体内原子最近邻距离和配位数减小。Cu、AI液态结构因子没有预峰，但cuAl合

2、金的液态结构因子主峰前却出现明显的预峰。预峰的出现是由于Cu、舢原子间交互作用的结果。预峰强度与熔体温度密切相关，具有一个高温消失，低温加强的动态过程。预峰所对应的结构单元尺寸随温度变化不大，这表明该结构是一种相当稳定的结构。预峰所对应的原子团簇尺寸随着温度的下降而增大，数量增多。在Dal【en．Gurry理论基础上，分析了两种不同元素所组成合金中原子间交互作用强度与熔体结构之间的相关性：Cu．Al、AI-Ni原予间具有强烈的交互作用，能形成较强的化学键，化合物形成倾向大，在熔体内容易形成中程尺度的原子团簇，从而导致液态结构因子上出现预峰，体现出中程有序的特征；而cu-Ni原予间交互作用强度

3、较弱，不容易在熔体内形成原子团簇，在cuNi合金液态结构因子曲线上亦没有预峰出现。熔体结构对凝固过程具有很大的影响，CuAl、cuAlNi合金熔体内部的原子团簇有助于凝固过程晶核的形成，从而降低了开始凝固结晶所需的过冷度。相反，CuNi合金原子间交互作用较弱，在熔体内不容易形成原子团簇，因此相对前两合金，CuNi合金开始凝固结晶所需的过冷度大。与电阻炉重熔处理相比，等离子重熔处理A1—16、Ⅳt％Si合金熔体中Si原子团簇的尺寸减小，熔体开始凝固结晶的过冷度大，凝固后获得Si相细化的组织，进一步验证了熔体结构对凝固过程具有影响作用。通过CuAINi合金液态和激冷固态X射线衍射比较，液体衍射的

4、预峰与激冷态有序结构的Bl相的(111)晶面衍射峰相对应，这说明两者的结构具有一定的相关性。实验数据分析揭示ClIAINi合金内原子团簇的结构与固体结构相类似，熔体内原子团簇促进凝固结晶过程晶核的形成，是奥氏体开始形成的基础，熔体内原子团簇的大小直接影响到形成奥氏体有序度的高低，由于马氏体相变的非扩散性，摘要．：：==============================；=====；：马氏体会继承母相的有序性。在熔体中团簇尺寸较小，即液淬温度较高的情况下，快速凝固获得马氏体组织有序度低，逆相变温度低，相变焓值小：在熔体中团簇尺寸较大，即液淬温度低的情况下，获得的马氏体组织有序度高，逆相变

5、温度高，相变焓值大。在本文快速凝固的实验条件下，组织有序度高的形状记忆合金薄带的形状记忆效应要优于组织有序度低的形状记忆合金薄带。添加Ni元素，熔体中Ni取代原子团簇中的部分Cu原子，促进原子团簇尺寸增大，数量增多，使得液态结构因子预峰增强，在凝固过程中，原子团簇形成晶核，通过原予团簇的长大、聚集，液态转变为固态，Ni以在原子团簇中存在的形式遗传进入固态，有效地阻止了Cu、AI原子的扩散，抑制了y2(Cu4A19)的析出。快速凝固形状记忆合金薄带在马氏体态时效时合金发生了原子短程无序化，该过程中长程有序度并没有降低。奥氏体态时效过程可以分为两个阶段：第一阶段，是D03的再有序化过程，继续因为

6、快速凝固没能充分进行的D03有序化；第二阶段，析出平衡相Y2(Cu4A19)，相应的组织有序度下降。／f7关键词：CuAINi形状记忆合金快速凝固熔体结构原子团簇预峰ABSTRACTTIlispaperpresentsthevariationoftheliquidstructureofCuAlNialloyswiththetemperatureandthecompositionbyusingliquidX·raydiffractionanalysis．nleas。spunribbonsarefabricatedbyrapidsolidificationtechnology．nlecharac

7、terofthemicro．inhomogeueousstructureinas-spunribbonshasbeenidentifiedbyusingDSCandsolidX．raydifiractionanalysis．nleinfluenceofliquidstructureonsolidstructureandmemoryeffectofas-spunribbonshasbeeninvestigate