应变率和应变历史对Cu_Al_Zn形状记忆合金力学行为的影响
形状记忆合金文献综述
形状记忆合金性能及其应用综述引言：形状记忆合金形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。
本文综合了自1971年以来国内外众多科学家对形状记忆合金做出的各方面的研究，并做出简要评价，提出自己的看法和本课题研究内容，为对形状记忆合金的应用研究提供一定参考。
国内外研究现状：1、SMA材料种类研究现状自上个世纪30年代人们发现Au-Cd合金具有记忆效应以来，进过几十年的研究，发现的形状记忆合金按相变特征类，可分成如下几个系列[1]：1、由热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金1) TiNi系列，发生体心立方——无公度相——菱方R相——单斜BI9相变。
包括TiNi、TiNiFe、TiNiCu、TiNiNb(宽滞后)、TiNiCo等。
2) β铜基合金系，包括:Cu-Al-Ni(Cu-Al-X=Ti或Mn),发生体心立方—近正交γ1’（2H）或单斜β1’（18R1）, γ1’—单斜β1”（18R2），β1”--单斜α1,β1’--单斜α1相变（视应力大小而定）；Cu-Zn-Al-X（Cu-Zn-Al-X，X=Mn或Ni等），发生体心立方（β2、DO3或Lα1）--单斜9R或18R相变；其它，如Cu-Zu和Cu-Zn-X （X=Si、Sn、Au等）。
3）其它有色合金系，包括：Au-Cd、Ag-Cd、In-Ti、Ti-Nb、Co-Ni、Ni-Al等。
4) Fe3Pt（γ—α’，γ—fct）和Fe-30at%Pd（γ—fct）。
5) Fe-Ni-Co-Ti系，发生时效γ一薄片状α’(bcc和bc t)马氏体相变，如Fe-33Ni-l0Co-4Ti、Fe-31Ni一I0Co-3Ti及Fe-33Ni-l0Co-(3~4)Ti-Al等。
形状记忆合金的机理及其应用
形状记忆合金的机理及其应用形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）是指在外力驱动下可以产生形状记忆效应的金属合金，其最重要的特性是在一定范围内可以自恢复原始形状，同时具备优异的力学性能、良好的耐腐蚀性能及高温稳定性等优点。
SMA最早是在1962年由William Buehler 提出的，自此以后，SMA就被广泛研究并应用于不同领域。
SMA的特性是由其所具备的晶体结构和相变特性所决定的，SMA常见的结构类型有Cu-Zn-Al、Ni-Ti、Cu-Al-Ni、Fe-Mn-Si等。
其中，最为常用的是Ni-Ti SMA，这种合金具有良好的形状记忆效应和超弹性特性，是目前最为常用的SMA之一。
当SMA处于高温相（austenite相）时，晶体结构稳定，SMA可以被加工成任意形状。
当外界作用力使SMA在相变温度下降到低温相（martensite相），晶体结构失稳，原本具有的形状记忆效应就会被激发出来。
这种相变是可逆的，可以产生与消失形状记忆效应，从而使SMA表现出自修复、自调整和自适应等功能，被广泛应用于机械、微机电、汽车、医疗等领域。
SMA在机械系统中有广泛应用，例如：在阀门、制动系统、传感器和运动控制系统中使用的SMA弹簧、阀杆、马达和块体，以及金属粉末成型制造的SMA零件，可以安装在汽车和航空航天系统上，在温度和振动变化等条件下，能保障系统的性能稳定和安全可靠。
SMA在医疗系统中的应用也非常广泛，例如利用SMA刀具控制机械手的运动，可以在手术中进行精确的切割和缝合。
同时，利用SMA在不同温度下的形状变化，可以制造热敏支架、热敏钩子和热敏衬垫等医疗器械，可以在体内完成自动放置和释放、自由展开和收缩等操作，很好地解决了手术中的一些难题。
SMA还广泛应用于微纳机电系统（MEMS）中，例如利用SMA薄片可控制悬臂梁的挠度和弯曲，从而实现无线通信、火灾预警、生物传感和关节外科等微型器件。
此外，利用SMA 的变形能力和自恢复特性，也可以制造可变形的电缆、活塞和电子插头等调节设备，实现快速、准确、稳定和可靠的微调控制。
cu-基形状记忆合金
cu-基形状记忆合金Cu-基形状记忆合金（Cu-based shape memory alloys，简称Cu-SMA）是一类以铜为主要成分的形状记忆合金。
它们具有良好的形状记忆效应和超弹性特性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
Cu-基形状记忆合金通常由铜、镍、锌、钛等元素组成，其中铜和镍是主要元素。
Cu-基形状记忆合金的主要性能特点如下：1. 形状记忆效应：在一定的温度范围内，合金发生相变，从而实现自变形和恢复原状的能力。
2. 超弹性：Cu-基形状记忆合金在变形过程中，具有很高的弹性极限和应变恢复能力。
3. 良好的疲劳性能：Cu-SMA在反复变形过程中，具有较低的疲劳极限和良好的耐疲劳性能。
4. 耐腐蚀性：Cu-基形状记忆合金具有较好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀环境下的应用。
5. 易于加工：Cu-SMA具有较高的塑性，可以采用传统的金属加工方法进行加工和成型。
根据组成和性能特点，Cu-基形状记忆合金可分为以下几类：1. Cu-Ni系：这是最常用的Cu-基形状记忆合金，具有较好的形状记忆效应和超弹性。
Cu-Ni合金中，镍含量一般在30%-50%之间。
2. Cu-Zn系：Cu-Zn合金具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性能，但形状记忆效应相对较差。
锌含量一般在10%-40%之间。
3. Cu-Ti系：Cu-Ti合金具有较高的弹性极限和抗拉强度，但在高温下易发生相变。
钛含量一般在5%-15%之间。
4. Cu-Ni-Ti系：这是近年来发展较快的一类Cu-基形状记忆合金，具有优良的形状记忆效应、超弹性和耐腐蚀性能。
镍和钛的含量分别在30%-50%和5%-15%之间。
Cu-基形状记忆合金在我国的研发和应用取得了显著成果，已成功应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
未来，随着科学技术的进步和市场需求的增长，Cu-SMA在我国的发展前景十分广阔。
《温度和应变率对CoCrFeNi基高熵合金力学行为和变形机制的影响》范文
《温度和应变率对CoCrFeNi基高熵合金力学行为和变形机制的影响》篇一摘要：本论文探讨了温度和应变率对CoCrFeNi基高熵合金力学行为及变形机制的影响。
通过对该合金进行系统的实验研究，本文深入解析了在不同温度和应变率条件下，高熵合金的应力-应变响应、力学性能以及变形机制的转变。
本论文的发现对于理解和优化高熵合金的力学性能，特别是在极端环境下的应用具有重要的指导意义。
一、引言高熵合金以其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，近年来受到了广泛关注。
CoCrFeNi基高熵合金作为其中的代表，其力学行为和变形机制受多种因素影响，其中温度和应变率是两个关键因素。
本文旨在研究这两个因素对CoCrFeNi基高熵合金力学性能及变形机制的影响。
二、材料与方法实验所采用的CoCrFeNi基高熵合金通过真空感应熔炼法制备。
通过改变测试温度（室温至高温）和应变率（低至高），进行了一系列准静态和动态拉伸实验。
利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对变形后的微观结构进行观察和分析。
三、结果与讨论1. 温度对CoCrFeNi基高熵合金力学行为的影响随着温度的升高，CoCrFeNi基高熵合金的屈服强度和抗拉强度均有所降低。
在低温下，合金表现出较高的硬度与韧性；随着温度的升高，合金的塑性变形能力增强，但强度降低。
这主要是由于温度升高导致原子活动性增强，位错运动变得容易，进而影响了合金的力学性能。
2. 应变率对CoCrFeNi基高熵合金力学行为的影响在高应变率下，CoCrFeNi基高熵合金表现出更高的强度和硬度。
这是因为高应变率下，位错运动受到限制，导致位错强化效应显著。
此外，高应变率还可能引发更多的孪晶界和剪切带等微观结构变化，进一步增强了合金的力学性能。
3. 变形机制分析随着温度和应变率的变化，CoCrFeNi基高熵合金的变形机制也发生转变。
在低温、低应变率条件下，以位错滑移为主；随着温度升高或应变率增大，孪晶界、剪切带等其它变形机制逐渐成为主导。
形状记忆合金的性质,应用及效应机制
片状马氏体
板条马氏体
针状马氏体
马氏体相变：
它是母相奥氏体（碳在 γ－Fe 中形 成的间隙固溶体，面心立方 FCC 点阵） 转变为马氏体的过程。
可 以 恰 当 而 简 练 的 定 义 为“ 原 子 联 动 所 引 起 的 切 变 型 点 阵 相 变 ”。母 相 中 的 原 子，不是处在各自零散状态，而是在保
在逆相变过程中，由于两相之间的点阵对应关系单一，且相变时点阵应变非常 小 ，因 而 逆 相 变 时 母 相 变 体 完 全 固 定 不 变 。这 样 一 来 ，逆 相 变 时 必 然 选 取 原 位 向 的 母 相，所以在产生热弹性相变的合金中，形状记忆效应以完全可逆的形式出现。
条件（2）是理所当然的，因为滑移是不可逆过程。也就是说，如果在晶体中出 现 滑 移 ，由 滑 移 导 致 的 变 形 即 使 加 热 也 消 除 不 了 。热 弹 性 马 氏 体 相 变 发 生 的 不 是 滑 移 ， 而 是 另 一 种 基 本 的 形 变 机 制 — — 孪 生 。从 微 观 上 看 ，晶 体 原 子 排 列 沿 某 一 特 定 面 镜 像 对 称 。那 个 面 叫 孪 晶 面（ 孪 晶 是 指 两 个 晶 体（ 或 一 个 晶 体 的 两 部 分 ）沿 一 个 公 共 晶 面 构 成 镜 面 对 称 的 位 向 关 系 ， 这 两 个 晶 体 就 称 为 " 孪 晶 " ， 此 公 共 晶 面 就 称 孪 晶 面 ）。 即 实 际 上 它 是 由 位 向 互 为 孪 晶 关 系 的 两 种 马 氏 体 区 构 成 ，每 一 个 马 氏 体 和 母 相 点 阵 之 间 具 有 晶 体 学 上 等 价 的 特 定 点 阵 对 应 关 系 。这 种 具 有 点 阵 对 应 关 系 的 每 个 马 氏 体 称 为 对 应变体。
形状记忆合金01
马氏体相变是无扩散性相变
LiMg合金在-200℃下发生了马氏体相变.在-200℃这样的 低温下,原子的扩散是不可能的. FeC合金和FeNi合金在-20～-195 ℃之间,马氏体形成的 时间约为0.05～0.5s,在-200℃以下以同样的速度形成 马氏体. CuAl合金中,从母相到马氏体相的转变,有序结构保持不 变,根据有序母相的CuAl的原子位置及其取向关系,可以 计算出形成马氏体超结构X射线图相,结果与实验一致, 说明马氏体型相变过程只有原子位置的移动(小于一个原子 间距),而没有原子位置的调换. FeC合金中,C原子和Fe原子的间隙位置,在奥氏体和马 氏体中都保持不变,并导致马氏体的四方性. 马氏体相变前后没有任何化学成分的改变,马氏体相成分 和原母相成分完全一致
形状记忆效应的3种类型
单程形状记忆效应:材料在高温
下制成某种形状,在低温相时将其 变形,再加热时恢复为高温相形状, 而重新冷却时不能恢复低温相时的 形状. 双程形状记忆效应:材料加热时 恢复高温相形状,冷却时恢复低温 相形状,即通过温度升降自发可逆 地反复高低温相形状的现象. 全程形状记忆效应:材料加热时 恢复高温相形状,冷却时变为形状 相同而取向相反的高温相形状.目 前只在富镍的Ti-Ni合金中发现.
马氏体相变中的浮凸和折线
马氏体相变的切变变形模式
马氏体相变是共格性相变
共格性相变:相界面上的原子既属于母相, 也属于马氏体相
马氏体相变的惯习面(Habit Plane)
在马氏体相变中,马氏体总是沿着母相的某 一晶面开始产生,这个晶面在马氏体相变的 全过程中,既不发生畸变,也不发生转动. 这样的晶面就称为惯习面,惯习面也是两相 的交界面 一般来说,每一种金属或合金在形成马氏体 时都有自己确定的惯习面 惯习面以母相的晶面指数来表示,大多情况 下为无理数指数面
形状记忆合金的本构模型及试验研究
形状记忆合金的本构模型及试验研究一、本文概述本文旨在深入研究和探讨形状记忆合金（Shape Memory Alloys，简称SMAs）的本构模型及其相关试验研究。
形状记忆合金作为一种特殊的材料，具有独特的形状记忆效应和超弹性，因此在航空航天、医疗器械、智能结构等多个领域具有广泛的应用前景。
本文首先将对形状记忆合金的基本特性进行简要介绍，包括其形状记忆效应、超弹性以及相变行为等。
接着，本文将重点阐述形状记忆合金的本构模型。
本构模型是描述材料力学行为的重要工具，对于形状记忆合金而言，其本构模型需要考虑材料的相变行为、温度效应、应变率效应等多个因素。
本文将详细介绍几种常用的形状记忆合金本构模型，包括基于热力学原理的本构模型、基于细观力学的本构模型以及基于神经网络的本构模型等，并对它们的优缺点进行比较和分析。
在试验研究方面，本文将介绍相关的形状记忆合金试验方法和实验结果。
试验内容包括材料的相变行为测试、力学性能测试、形状记忆效应测试等。
通过对试验数据的分析和处理，可以验证本构模型的准确性和可靠性，并为形状记忆合金的应用提供理论支持和实践指导。
本文将对形状记忆合金的未来研究方向和应用前景进行展望。
随着科技的不断发展，形状记忆合金的应用领域将会更加广泛，对其性能的要求也将更加严格。
因此，深入研究形状记忆合金的本构模型和试验特性，对于推动其应用和发展具有重要意义。
二、形状记忆合金的基本特性形状记忆合金（Shape Memory Alloys，简称SMA）是一类具有独特形状记忆效应的金属材料。
它们在经历一定的塑性变形后，能够在适当的热或机械刺激下恢复到原始形状。
这种特性使得形状记忆合金在航空航天、医疗器械、汽车工程等领域具有广泛的应用前景。
形状记忆效应：形状记忆合金最为突出的特性是其能够在一定条件下恢复原始形状。
这种效应主要源于合金内部发生的马氏体相变。
当合金受到外力作用而发生塑性变形时，其内部会发生马氏体相变，形成稳定的马氏体结构。
温度和应变历史对拉伸载荷下铁基记忆合金本构关系影响的研究
考虑 应变率 历 史的影 响 。许多材 料在 加工 和实际使 用过 程 中 ， 经常会 发 生不 同应变 率 的多 次重复变形 ， 研究这 类 材料 多次 重 复变 形 后 的力 学性 质 时 ， 须 必 考虑应 变率 历 史的影 响 。 因此 ， 项 研究 不 仅 具 有 这
生突然断裂时， 抱环松开 ， 贮存在加载杆 中的应变能 突然释放 ， 从而实现了冲击拉伸加载 ， 冲击应力波传
向输 入杆 。施 加载荷 的大 小 由脆 断试件 的材 料种类 及 切 Ｖ的形状 和尺寸 来控 制 。 Ｉ 输 入 杆 和 输 出 杆 上 应 变 片 贴 在 距 试 件两 端 面 ３ ｃ 处。为 消除 弯曲波 的影 响 ， 每个测位 上 沿 径 ０ｍ 在 向对称地 粘贴 两个轴 向应 变 片。在加 载杆 的 中部 也 按同样方 式粘 贴两 个 应 变 片 ， 以监 测 加 载波 形 的变 化。将这 三对 应变 片两 两 串联 后各 自对 应 的温 度补 偿片接 人前置 放大 器 、 瞬态 数据 采集 卡 和微 机 组 成
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第２ ５卷 第 １期 ２０ ０ ２年 １月
兵器材料科学 与工程
ＯＲ ＡＮ Ｅ ＭＡ ＲＩ ＤＮ Ｃ ＴＥ ＡＬ￣ Ｉ ＮＣ ＮＤ Ｅ ｌ Ｅ ＮＧ Ｅ Ｅ Ａ ＮＥ 刚
２ Ｎｏ １ ５ ．
Ｊｎ ２ ０ ａ． ０２
系的影 响。实验 结果表 明 ， 应变率历史对该村料具 有强 化作用 ， 而且随 着预应变 率的提高 ， 其强 度提 高 ， 延伸率降 低 其 对应 变率 历史的敏感性 则随着温度 的升高而降低 。 关键词 ： 应蛮宰 ； 应蛮率 所史； 铁基记忆台垒 ； 本掏关 系； 高温实 验
中图分 类号 ： ３ ４ ３ ０ ４ 文 献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ４ ２ ４ ２】 ） ＿０ ７ ＿ ４ １０ － ４ Ｘ（ 【ｌ 叭—０ Ｉ— ０ 【 ２
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第15卷 第4期2008年8月 金属功能材料MetallicFunctionalMaterials Vol115, No14August, 2008
应变率和应变历史对Cu2Al2Zn形状记忆合金力学行为的影响
王国平1,陈九磅1,龚 明2(11合肥工业大学 材料科学与工程学院,合肥 230009;
21中国科学技术大学 中科院材料力学行为和设计重点实验室,合肥 230026)
摘 要:本文研究了不同应变率和应变历史对单相Cu2Al2Zn形状记忆合金的力学行为的影响。结果表明,在试验应变率01001/s～011/s范围,单相记忆合金是一种应变率相关材料,抗拉强度R
m
和断裂应变ε
f随应变率的增加
而降低,呈现应变率弱化效应;但是,应变率改变对母相的弹性变形、热弹马氏体相变的起始应力没有显著影响。实验结果还表明,合金存在明显的相变诱发应变滞后和应力松弛现象。关键词:形状记忆合金;力学行为;应变率;应变历史中图分类号:TG13916 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2008)04-0015-04
InfluenceofStrainRateandStrainHistoryonMechanicalBehaviorsofCu2Al2ZnShapeMemoryAlloy
WANGGuo2ping1,CHENJiu2bang1,GONGMing2(11DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China;
21CASKeyLaboratoryofMechanicalBehaviorandDesignofMaterials,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)
ABSTRACT:TheinfluenceofstrainrateandstrainhistoryonmechanicalbehaviorswasinvestigatedforCu2Al2Znshapememoryalloyofsinglephase.Ithasbeenfoundthatthealloyisakindofstrainratesensitivematerialintheteststrainratesfrom01001/sto011/sregion1Bothtensilestrengthandfracturestraindecreasewiththeincreaseofstainrate,exhibitingastrainrateweakeningeffect1Butthevariationsofstrainratehavenoobviouseffectonthee2lasticdeformationbehaviorsofthemotherphaseandtheinitialstressforstressinducedthermo2elasticmartensitetransformation1Theexperimentalresultsalsoshowthattherearedistincttransformation2inducedstrainhysteresisandstress2reliefphenomenonaforsinglealloy1KEYWORDS:shapememoryalloy;mechanicalbehaviour;strainrate;strainhistory
作者简介:王国平(19652),男,在职博士研究生,副教授,主要从事金属材料方面的研究工作,发表论文20余篇。Email:wangguoping217@sina1com
Cu2Al2Zn形状记忆合金作为功能材料,由于价格低廉,记忆效应良好,已成为记忆合金的一个重要分支,其记忆效应机制以及与之相关的超弹性效应和力学行为引起了有关学者的广泛关注。例如文献[1]揭示了铜基形状记忆合金不仅具有单程形状记忆效应,而且有的还具有双程甚至全方位记忆效应;
文献[2]利用不同固溶和时效条件下得到的不同类型马氏体的形态、结构,研究了应力诱发马氏体相变与相变塑性的关系;Graesser,Liang[3,4]等尝试利用形状记忆合金的相变和逆相变,来实现结构振动控制、
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net变形控制等;Boyd和Lagoudas[5]进一步建立了一系列包括温度、相变变量等状态变量在内的本构关系。记忆合金无论是应用于普通工业结构器件,还是高科技的人工智能复合机敏元件,在成型加工或服役过程中都不可避免地承受冲击或多次加卸载荷。尽管有研究显示,记忆合金具有典型的粘滞特性[6],但多次加卸载后记忆效应的可恢复性以及应变率对力学性能的影响目前尚不清楚。因此,研究其在不同应变率下的力学行为以及应变历史的影响,对材料性能改进和工程应用都具有重要的意义。1 实验方法试验用记忆合金以电解铜、工业纯铝、纯锌、纯锰和铜-锆中间合金为原料,在中频炉中用石墨坩埚熔炼获得。用铁模浇铸成18mm×150mm×250mm扁锭,850℃热轧制成1mm厚板材,最后经热处理获得需要的试验合金。拉伸试验采用扁平哑铃形试样,为减少机械加工引起的材料组织改变,采用线切割加工方法制备,形状和尺寸如图1所示。合金的化学成分为:Cu-10%(质量)Al-6%(质量)Mn-4%(质量)Zn-013%(质量)Zr,最终显微组织是只含热弹性马氏体母相β的单相组织如图2所示。每种试验条件下的试样数均为3件。图1 拉伸试样形状和尺寸Fig11 Theshapeanddimensionsofspecimenfortensiletest图2 Cu2Al2Zn形状记忆合金显微组织Fig12 MicrostructureofCu2Al2Znshapememoryalloy力学试验全部在MTS809拉扭复合材料试验机上完成。其中,拉伸应变率效应试验的应变率分别设定为01001/s,0101/s,011/s。保载试验的保载应力为300MPa;松弛试验的应变值设为01015,所有保载和松弛时间均为10min。加载时采用位移控制,速率01001/s,卸载时采用载荷控制,并分别在每次循环应力最大处保载2min。
2 试验结果及讨论211 应变率对CuAlZn记忆合金力学行为的影响图3和图4是单相Cu2Al2Zn形状记忆合金在不同应变率下的典型拉伸应力应变曲线和力学性能指标。从曲线可以看出,在三种试验应变率(01001/
s、0101/s、011/s)下,材料的抗拉强度Rm和断裂应变εf随应变率的增加而降低。呈现应变率弱化倾
向。高应变率(011/s)下的Rm和εf分别由应变率
01001/s下的880MPa和01120下降到790MPa和01106,Rm和εf的相对降低值均超过10%。可见,只含热弹性马氏体母相β的单相铜基形状记忆合金是一种应变率相关材料。
图3 不同应变率下的拉伸应力应变曲线Fig13 ThetensilestressstraincurvesforCu2Al2Znalloyunderdifferentstrainrates
图4 不同应变率下的力学性能指标Fig14 ThemechanicalpropertiesforCu2Al2Znalloyunderdifferentstrainrates但是,在试验应变率01001/s～011/s范围,应
61金属功能材料 2008年© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net变率改变对母相的弹性变形、热弹性马氏体相变的起始应力没有显著影响。212 应变历史对CuAlZn记忆合金力学行为的影响图5为多次加卸载应力应变曲线。与图3的单次加载的应力应变曲线比较,不难发现,随着加卸载次数的增加,应力诱发马氏体相变的起始应力逐渐降低,如图6所示。这是因为随着加卸载次数增多,材料内部晶体缺陷数量增加、以及位错排列的有序化和有利化[8],造成局部内应力增大,从而使得在较低外力水平下就能诱发马氏体相变。图5 多次加卸载应力应变曲线Fig15 Thestressstraincurvesforβalloyundermultipleloadingandunloading图6 合金应力诱发马氏体相变的起始应力Fig16 Theinitialstressesofstressinducedmartensitetransformationforalloy用多次加卸载曲线每一次弹性加载段独自拟合的弹性模量值示于图7。结果显示,在多次加卸载过程中,后一次加载的弹性模量总是小于前一次,即随着加卸载次数的增加,材料的弹性模量逐渐降低。在多次加卸载应力应变曲线上,伪弹性转变点的淡化以及弹性模量随加卸载次数增加而降低等现象与卸载后热弹性马氏体不能完全恢复为母相有关。当第一次加载应力超过伪弹性转变点时,合金中的母相即发生应力诱发马氏体相变。由于本次试验用的铜基合金As点约为50℃,因此,室温下应力诱发马氏体卸载后并不能全部逆转变为母相,即部分马氏体被保留下来[9]。再次加载,伪弹性转变点出现前就有马氏体参与弹性变形。又因为马氏体的弹性模量比母相小,从而导致后一次加载的弹性模量小于前一次。而且,随着加卸载次数的增加,组织中残余热弹性马氏体的含量增加,弹性模量逐渐降低。图5单相合金多次加卸载应力应变曲线还显示,在每次加载最大应力处都出现一个应变平台,平台宽度随应力的增大以及加卸载次数的增多而变窄。
图7 弹性模量随加卸载次数的改变Fig17 Theelasticmodulusvariationsvsloadingtimes213 Cu2Al2Zn记忆合金保载和松弛试验保载试验结果图8显示,单相合金的应力应变曲线存在明显的应变平台,与图5相比,由于保载时间从2min增加到了10min,应变平台显著变宽。
图8 合金保载试验的应力-应变曲线Fig18 Thestressstraincurveforalloywithaperiodofloadkept图9为上述试验保载段的应力和应变随时间的变化曲线。结果显示,在保载段应变随时间单调增加,当保载时间大于8min之后,应变趋于一恒定