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（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-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》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。

形状记忆合金材料的应用5则范文第一篇：形状记忆合金材料的应用形状记忆合金材料的性质与应用综述【摘要】形状记忆合金是一种新型功能材料，在各个领域有着广泛的应用。

本文简要介绍了形状记忆合金的特性、应用以及发展前景。

【关键词】形状记忆合金应用发展现状【引言】形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA），是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。

最早关于形状记忆效应的报道是由Chang 及Read等人在1952年做出的。

他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。

[3]后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。

直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的Ti-Ni合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了科学界与工业界的重视。

这种新型功能材料目前已广泛用于电子仪器、汽车工业、医疗器械、空间技术和能源开发等领域。

一、形状记忆合金的分类1、单程记忆效应：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

2、双程记忆效应：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。

3、全程记忆效应：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低温相形状，称为全程记忆效应。

二、形状记忆合金的特性1、形状记忆效应：合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状保持记忆，这种效应称为形状记忆效应。

2、超弹性：在高于Af点、低于Md点的温度下施加外应力时产生应力诱发马氏体相变,卸载就产生逆相变,应变完全消失,回到母相状态,表观上呈现非线性拟弹性应变,这种现象称为超弹性。

3、高阻尼特性：形状记忆合金在低于Ms点的温度下进行热弹性马氏体相变，生成大量马氏体变体(结构相同、取向不同)，变体间界面能和马氏体内部孪晶界面能都很低，易于迁移，能有效地衰减振动、冲击等外来的机械能，因此阻尼特性特别好。

高强高韧Al-Cu-Li-Mg-Zr-Zn-Mn合金热变形行为
在Gleeble-1500热模拟实验机上,采用高温等温压缩,应变速率为0.001～10/s,变形温度为360～520℃,对通用型铝锂合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究,分析了其高温变形的物理本质.结果表明:在等应变速率下,真应力随温度的升高而降低;在相同的变形温度下,随应变速率的增加,流变应力水平升高.在较低的变形速率及较高的变形温度条件下热变形时,通用型铝锂合金容易发生动态再结晶.而变形速率较高,变形温度较低时,通用型铝锂合金可能发生剪切变形,热变形过程中则主要发生动态回复.
李劲风,LiJinfeng(中南大学材料科学与工程学院,长沙,410083)。