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时间:2018-07-25
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1、石家庄铁道学院毕业设计第2章铁基合金的材料特性研究铁基形状记忆合金尤其是FeMnSiCrNi系不锈合金具有价格低廉、加工性能好、安装简便、易于保存等许多优点,在普通工业中具有广泛的应用前景。Fe30Mn6Si4Cr5Ni是其中的一种,铁基合金智能螺母就是用这种铁基合金制成的。为此,本章首先对这种铁基合金的材料特性进行了测试,并试验研究了影响这种合金材料形状记忆效应的有关因素。在此基础上对这种铁基合金制成的螺母母材进行了研究。2.1应力—应变曲线的测试一般金属的变形过程包括弹性阶段、与位错再生有关的塑性变形阶段和断裂阶段。然而FeMnSi等形状记忆合金的变形过程与上述的陈述有些不同,正如文献[1
2、8]提到的经过不同热处理的FeMnSi合金的应力—应变曲线有3个阶段;这三个阶段是通过不同的机制引起。在FeMnSi合金中应力诱发马氏体的变形总是先于塑性变形出现的,具体地可划分为3个阶段:第一阶段:弹性变形阶段,即奥氏体相的弹性变形阶段。第二阶段:应力诱发g®e马氏体的相变阶段。对于一般的金属材料而言,从ss开始发生屈服直至材料内部发生全位错的移动产生塑性变形,但对于FeMnSi系合金而言,当应力达到诱发g®e马氏体相变的临界应力时,会产生应力诱发马氏体相变而表现为伪屈服。第三阶段:塑性变形直至断裂阶段。这一阶段主要是合金中e马氏体的“择优长大”和应力诱发e马氏体的继续发生,最后进入塑变阶段
3、,直至发生断裂。FeMnSiCrNi合金的应力—应变曲线的测试在室温下进行。试验用合金的化学成分为Fe-30Mn-6Si-4Cr-5Ni(质量百分数),原材料为工业纯铁、电解锰、金属硅、金属铬和电解镍,采用真空感应炉熔炼,铸锭经1150°C´15h均匀化退火,1100°C热锻成F50mm的圆棒。试验所用试样采用线切割方法加工而成,尺寸(厚×宽×有效长度)为2mm×12.5mm×60mm。试验设备采用量程为20kN的电子拉伸试验机。应变的测量采用应变片和电阻式应变仪。测试的主要内容:(1)材料弹性极限应变的测定::::::20石家庄铁道学院毕业设计(2)材料应力—应变曲线的测定分别测试试件5#、
4、6#、7#在应力为0、20、40、....、480MPa时对应的应变的大小,根据测试结果绘制试件5#的应力s—应变e曲线如图2-2所示。由上述数据,用最小二乘法拟合可求得各试件的母相(奥氏体相)的弹性模量,见表2-1所示。即可得这种材料的弹性模量EA≈175GPa。表2-1Fe30Mn6Si4Cr5Ni合金的弹性模量(EA)试件标号5#6#7#平均值弹性模量/GPa175.598174.976175.671175.082图2-2Fe30Mn6Si4Cr5Ni合金材料的应力—应变曲线应力/MPa应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力
5、(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应
6、力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应力(Mpa)应变/%应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)
7、应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)应变(%)(3)合金其它力学性能参数的测定用细划线在试件8#、9#、10#上标出原始的标距,测量原始标距的长度,为提高测量精度,采用工具显微镜来测量。用游标卡尺测得原始横截面的宽度和厚度,则原始截面积。………表2-2试验
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