资源描述：
《锰基合金的反铁磁转变与fct马氏体相变内耗_张骥华.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第3和4期物理学进展Vol.26,No.3and42006年9月PROGRESSINPHYSICSSep.,2006文章编号:1000-0542(2006)03、04-0332-08锰基合金的反铁磁转变与fct马氏体相变内耗张骥华(上海交通大学材料学院,上海200030)摘要:孪晶型阻尼材料已被实际应用,(011)孪晶通过fcc-fct马氏体相变形成,而γMn基合金中,马氏体相变又与合金的反铁磁转变密切相关。因此研究γMn基孪晶型阻尼材料,无疑必须探讨反铁磁转变与一级马氏体相变的之间关系,反铁磁转变和马氏体转变对孪晶形成的作用。本文通对富锰的γMn基合金(M
2、n-Cu,Mn-Fe,Mn-Ni)的内耗和模量的测量,研究这二类相变在不同材料,不同成分合金中的耦合的机制,以及反铁磁转变和马氏体相变对孪晶形成的作用。结果显示,马氏体相变和反铁磁转变耦合或马氏体相变与孪晶阻尼峰耦合都可以获得材料的高阻尼性能。当锰含量较高时,反铁磁转变和马氏体相变发生耦合,或马氏体相变内耗与孪晶内耗叠加,在室温附近形成高内耗阻尼;当锰含量较低时,马氏体相变温度降到室温以下,反铁磁转变形成的微孪晶亦能产生内耗阻尼峰。关键词:反铁磁转变;马氏体相变;孪晶;相变耦合;高阻尼中图分类号:TG113.22+6文献标识码:A0引言[1]自Zener1948年发
3、现Mn-12(wt%)Cu合金经925℃时效后水冷在室温附近具有因(110)孪晶面引起的高内耗以来,经过近半世纪的研究,目前已成功地成为实用型的阻尼材料。然而,对其高阻尼的形成机制研究,至今尚在继续。并且对γMn合金的研究扩展到Mn-Ni,[2][3,4]Mn-Pd系的合金和Mn-Fe系合金。γMn基合金的高阻尼性,源于fcc-fct马氏体相变的相变孪晶,而马氏体相变又与合金的[5][6]反铁磁转变密切相关。二级的反铁磁转变存在模量软化,一级的马氏体相变亦具有声学[7,8]软模,反铁磁转变会引起点阵畸变,当点阵畸变度大于千分之五时,反铁磁转变会诱发[9]fcc-fc
4、t的马氏体相变,从而形成(110)孪晶,产生孪晶型的高阻尼,称为应变释放机制,Mn-Cu合金是一明显的例证,其反铁磁转变点TN与马氏体相变温度Ms几乎一致。Mn-Ni收稿日期:2006-08-02基金项目:国家自然科学基金资助项目(No:50571065)3、4期张骥华:锰基合金的反铁磁转变与fct马氏体相变内耗333合金类似Mn-Cu合金,但对80at%Mn-Ni而言,反铁磁序后发生fcc-fct的马氏体相变的[2][10]Ms点远低于TN点,反铁磁的点阵畸变并不立即诱发其后的马氏体相变,Patterson早期研究发现,γMn-Ni合金中存在非fcc-fct马氏体
5、相变形成的孪晶,因为未发现表面浮凸的马氏体相变特征。低Mn的Mn-Fe合金,其fcc-hcp马氏体相变的形状记忆效应,已被广泛研究,但对高Mn的Mn-Fe合金fcc-fct马氏体相变和孪晶阻尼问题,研究不多。对于引起高阻尼性能的孪晶,是否一定由马氏体相变引起反铁磁转变的软化会与fcc-fct的马氏体相变声学软模之间发生耦合,马氏体相变是否一定要通过反铁磁转变来诱发反铁磁转变的模量软化和马氏体相变的声学软模之间,以及相变內耗与孪晶阻尼之间的关系等,都有待于研究和探讨。本文通过内耗方法,测量和讨论Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni合金在反铁磁转变和马氏体相变过程中的
6、內耗和模量的变化试图对上述问题能作进一步澄清。1实验方法以电解Mn,Cu,Ni,Fe及纯Al,在氩气保护气氛的中频感应炉中按要求配制成不同成分的Mn-Cu,Mn-Fe和Mn-Ni合金,浇铸后的铸锭在1100℃热锻成直径为φ30mm的棒材,Mn-Fe和Mn-Ni合金在1200℃扩散退火,950℃固溶化后淬水,Mn-Cu合金于850℃进行扩散退火和820℃固溶化处理后淬水,再在400℃时效不同的时间,测量上述各不同处理后的试样的内耗和模量随时间的变化。内耗试样从经不同处理后的棒材上切割,试样尺村为0.5×5×80mm,内耗试验在DMA--3983杜邦动力学分析仪上进行,
7、试验频率为0.5Hz,应变为10反铁磁转变点TN和马氏体相变点Ms由电阻法测定。2实验结果2.1Mn-Cu合金44.8Mn-53.1Cu-2.1Al(wt%)合金在820℃固溶处理2小时后水淬,后在400℃分别进图144.8%Mn-53.1Cu-2.1Al(wt%)不同时效时间后内耗(a)模量(b)随温度的变化334物理学进展26卷行等温时效1,3.5,6,8小时后的内耗和模量随测量温度的变化见图1(a)和(b)。[11]Mn-Cu合金的时效会发生Spinodal分解,从而形成富Mn和低Mn区,富Mn区的反铁磁转变形起模量下降,马氏体相变形成内耗增加,反铁磁转变
