γ相对于通过激光粉末床熔融工艺制备的Cu–Al–Mn合金的超弹性影响

《Advanced Engineering Materials》：The Effects of γ Phase on Superelasticity in Cu–Al–Mn Alloys Fabricated via Laser Powder Bed Fusion

通过时效处理在激光粉末床熔融制备的Cu-Al-Mn合金中引入纳米级γ沉淀物，结合CALPHAD相图计算与原位XRD分析，揭示了γ相与奥氏体界面取向关系及位错分布，证实应力诱导马氏体相变（SIMT）机制，优化时效工艺后实现66.7 GPa超模量、4.4%滞后比及≈100%恢复率，为纳米沉淀强化超弹性合金提供新策略。

　　

摘要

形状记忆合金（SMAs）的可逆性对于超弹性应用至关重要。尽管纳米晶结构可以提高超弹性，但由于晶粒粗化，在Cu–Al–Mn形状记忆合金中实现这种结构非常困难。最近的研究表明，纳米级沉淀物可以在不细化晶粒的情况下增强超弹性。本文通过时效处理在激光粉末床熔融（L-PBF）Cu–Al–Mn合金中引入纳米级沉淀物，以研究其对相变和超弹性的影响。结合基于计算机耦合相图和热化学（CALPHAD）的相图计算以及原位X射线衍射（XRD）技术，确定了两种潜在的强化沉淀物（α′和γ）。通过纳米压痕试验，由于γ沉淀物具有较高的硬度，被选为最佳的强化相。电子背散射衍射（EBSD）显示γ沉淀物的晶向为{0001}_γ//{110}_Aus，并且γ沉淀物与奥氏体之间存在界面位错偏聚。电阻率测试表明（奥氏体+γ）结构中失去了热马氏体转变，但应力场冷却实验通过负热膨胀效应证实了应力诱导的马氏体转变（SIMT）。在250°C下时效处理180分钟后，拉伸试验结果显示该合金具有线性超弹性，其弹性模量显著提高（66.7 GPa），滞后能比降低（4.4%），并且实现了完全恢复（约100%）。这些发现表明γ沉淀物可以增强Cu–Al–Mn形状记忆合金的超弹性，为这类合金提供了一种新的强化策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。