铜基形状记忆合金力学弛豫行为的研究

论文摘要

形状记忆合金是一种杰出的功能材料，具有显著的形状记忆效应、超弹性和高阻尼性能，在智能结构、敏感元件、高阻尼材料和复合材料领域得到广泛应用。热弹性马氏体相变是形状记忆合金最重要的特征，马氏体相变的相界面行为决定了合金的物理及力学性能。因此，马氏体相变相界面运动和演化长期以来是这个领域的研究焦点。实验发现，Cu-Al-Ni-Mn-Ti合金马氏体相变时内耗峰实际上由两个内耗峰组成，它们分别对应于相界面的不同运动模式。低温内耗峰对应于相对动力学模量曲线最小值，是相界面切向滞弹性运动引起的模量软化所致；高温内耗峰对应于相对动力学模量曲线拐点，是相界面法向运动引起的体积变化所致。低温内耗峰峰值与对数频率呈现峰形函数关系，随升温速率的增加，频率峰向高频方向移动，相变弛豫时间减小；高温内耗峰峰值与倒数频率成直线关系，随升温速率的增加，直线斜率变大，表明低频测量时升温速率对相界面法向运动的驱动作用更强。在测量频率较低、马氏体片较多、升温速率较大的情况下，合金在逆马氏体相变时展示出异常内耗现象，高温内耗峰分解为一个“正峰”和一个“倒峰”，后者在低频下甚至出现负值。实验结果和理论分析表明，高温内耗峰在逆马氏体相变产生的内耗异常现象的物理机制是由于两种正、负耗散弹性模量的马氏体变体之间的相互作用。具有负耗散弹性模量的形状记忆合金能够稳定存在的条件是需要从环境吸收热量引起熵的增加。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 铜基形状记忆合金与热弹性马氏体相变
• 1.1.1 铜基形状记忆合金的类型
• 1.1.2 铜基形状记忆合金的结构
• 1.1.3 铜基形状记忆合金的性能
• 1.2 马氏体相变内耗
• 1.2.1 Landau二级相变内耗理论
• 1.2.2 马氏体相变 Ginzburg-Landau理论
• 1.2.3 马氏体相变内耗的组成
• 1.2.4 马氏体相变内耗特征
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 第二章 低频力学弛豫技术及仪器
• 2.1 低频力学弛豫技术
• 2.1.1 力学弛豫方法及度量
• 2.1.2 常见的力学弛豫谱线
• 2.2 多功能力学弛豫谱仪
• 第三章 铜基形状记忆合金的低频弛豫行为
• 3.1 材料制备与处理
• 3.2 铜基形状记忆合金弛豫行为
• 3.2.1 相变弛豫的温度谱
• 3.2.2 相变弛豫的频率谱
• 3.3 热弹性马氏体相变反常弛豫行为
• 3.4 实验结果分析
• 第四章 全文总结和展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 论文发表情况