柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金的马氏体相变宏观应变特征研究任务书

 2021-08-26 07:08

1. 毕业设计(论文)主要内容:

形状记忆合金是一种智能型功能材料,它集感知与驱动功能于一体,可以制成传感器、探测器、阻尼器件、能量转换器以及智能微型装置等,在电子通信、医疗卫生、机械制造、航空航天、能源化工、土木建筑以及日常生活等众多领域具有广泛的用途。在目前已得到实际应用的三大形状记忆合金体系(Ni-Ti基、Cu基和Fe基合金)中,Cu基形状记忆合金,由于具有价格低廉(不到Ni-Ti合金的1/10)、良好的导电和导热性能、相变温度可调范围广、工作温度较高等优点,已成为除Ni-Ti合金之外,较具应用前景的形状记忆合金。新型Cu-Al-Mn形状记忆合金,由于其良好的热稳定性和优良的力学性能,近年来正受到越来越多研究者的关注,成为Cu基形状记忆合金的一个研究热点。前期研究表明采用定向凝固方法制备了具有轴向强001织构和平直低能晶界特征的柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金,解决了普通多晶组织Cu基形状记忆合金由于变形协调能力差,易发生晶间断裂而导致记忆性能差,限制了合金的广泛应用的问题。该合金的超弹性应变可达到10%以上,达到单晶合金水平,具有替代Ni-Ti合金的潜力。

本课题来源于国家自然科学基金项目,针对柱状晶组织显著提升Cu-Al-Mn形状记忆合金的记忆性能的现象,从研究马氏体相变时产生的宏观应变特征出发,阐明合金的性能提升机制和机理,为形状记忆合金的组织设计提供参考和指导。主要内容包括以下:

1. 通过定向凝固技术制备出较好的柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金,合金成分为:Al 17 ~ 20 at.%,Mn 9 ~ 11 at.%,Cu余量,通过调节成分制备室温下分别为奥氏体和马氏体组成的两种成分合金试样,以及制备同成分的普通多晶组织合金作为对比。采用差热扫描仪测试两种成分合金的马氏体相变点,并对合金的组织结构进行表征。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 阅读形状记忆合金方面的书籍和文献,了解形状记忆合金马氏体相变的基本知识,查阅相关的文献不少于15篇,其中近五年外文文献不少于3篇;

2.完成不少于4000字的英文论文翻译;

3.用原子力显微镜对马氏体相变宏观应变特征进行研究,对马氏体表面浮凸形貌、高度、浮凸角度进行观察与定量分析,借此分析柱状晶组织Cu-Al-Mn形状记忆合金性能提升的机制。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1.第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献,了解形状记忆合金马氏体相变宏观应变特征的相关知识,了解原子力显微镜分析方法,完成开题报告;

2.第3-4周学习与研究内容相关的理论知识和试验方法,开始进行理论分析、试样准备和预实验分析;

3.第5-9周完成原子力显微镜分析实验相关内容;

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4. 主要参考文献

1. Liu C, Yuan F, Wang G L, et al. In-situ study of surface relief due to cubic-tetragonal martensitic transformation in Mn69.4Fe26.0CU4.6 antiferromagnetic shape memory alloy[J]. JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS, 2016,407:1-7.

2. 林晓娉, 丁坤英, 董允, 韩永梅, 铜基形状记忆合金马氏体相变宏观形状应变特征, 中国有色金属学报, (2005) 1033-1039.

3. 元峰, 刘川, 耿正, 崔严光, 王林, 万见峰, 张骥华, 戎咏华, 锰基高温反铁磁形状记忆合金中马氏体逆相变的表面浮突研究, 物理学报, (2015) 248-254.

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