结题报告-cu基形状记忆高阻尼合金的制备与性能

（创新类项目）结题报告书项目名称CU基形状记忆高阻尼合金的制备与性能项目类型（）重点项目、（）重点自筹项目、（）一般项目、（）指导项目计划完成时间2015年5月研究期限项目起始时间2014年5月实际完成时间2015年5月1、项目实施情况（请就研究目标、研究过程、研究成果、项目的完成质量、学术水平以及推广应用价值作全面总结，3000字以内）1、研究背景CU基形状记忆合金是典型的基于热弹性马氏体相变的形状记忆合金，不仅具有形状记忆效应、超弹性和高阻尼性能等三大功能特性，而且成本低于传统的TINI形状记忆合金，比FE基形状记忆合金具有更好的形状记忆和超弹性效果。CU基形状记忆合金生产工艺简单、成本低廉、阻尼性能优异，且其相变点可在100300调节，实用价值高，在反复使用频率不太高、条件不太苛刻情况下，其综合性能和性价比优越，在军事工业、人体医学材料和高端减震装置等领域具有非常重要的实用价值，应用潜力巨大。因此，对CU基形状记忆合金的化学成分、微观组织结构、形状记忆特性、阻尼减震机理和力学性能的研究将有助于开发出高性能的减震材料和形状记忆合金材料，对理论和应用两方面都具有十分重要的意义。2、研究目标CU基形状记忆合金的形状记忆特性研究、阻尼内耗机理研究、力学性能研究和成分优化。研究内容1采用真空感应和电弧熔炼法制备CU基形状记忆合金铸锭；2对合金进行金相组织分析、差示扫描量热仪DSC分析、物相分析XRD以及使用低频力学谱仪测试铸态合金的阻尼性能和力学性能；3对合金进行形状记忆“训练”处理；4综合评价铸态、“训练”处理后、以及CU部分替代NI所得合金的形状记忆特性、阻尼性能，并探讨阻尼机理。3、研究成果本试验利用真空电弧炉制备了CUALMN形状记忆合金，并对铜合金进行了固溶处理、轧制以及轧制后固溶处理，目的是通过变形细化铜合金的晶粒，在不降低其阻尼性能的同时，提高其力学性能，分析了铸态、固溶态、轧制后固溶态合金的显微组织、力学性能和阻尼性能的变化规律，研究了变形处理对铜合金阻尼性能和力学性能的影响，并得出以下结论1与铸态CUALMN合金相比，经过固溶处理后的合金的组织变得更加均匀，缺陷也显著减少，CU4AL相减少，铜基固溶体相增加，合金的力学性能得到提高，但这并没有影响到合金的阻尼性能，经过比较可以发现，阻尼性能基本上没有发生变化。2CUALMN合金的阻尼机制为当应变较小时（小于50106），试样的阻尼值Q1随应变的增加而急剧减小，这是因为随着应力振幅的增加，界面切变滑移的行程增加，使得耗能W和振动总能量W均不同程度的增加。但是，由于界面切变滑移的难度也随之增加，造成耗能W的增速比振动总能量W更缓慢，从而导致合金的内耗随应力振幅的增加而下降。而随后阻尼随应变的变化几乎不发生变化，该部分是与振幅无关与频率有关的弛豫型内耗；当应变振幅逐渐增加时，阻尼值突然增大，该部分为与振幅相关也与频率有关的静滞后型阻尼。3对合金进行轧制处理后，晶粒破碎成细小颗粒，而在随后的固溶处理后，这些小颗粒作为晶核，储存在晶体中的应变能作为驱动力，发生再结晶，又由于冷却速率很大，使得晶粒来不及长大。由约翰逊梅厄方程D常数可知，晶粒得到了细化，这也使得合金的力学性能得到了很好的提高。4、项目的完成质量、学术水平以及推广应用价值课题研究成果不仅在核心期刊有色金属工程上发表，并且获得了材料学院本科生科技论坛三等奖。该课题难度大、涉及知识面广，对我们专业基础知识、思维能力和动手操作能力提出了很高的要求。因此在实验过程中我们几位成员得到了很好的锻炼。该项目能够如期完成，并取得这样的研究成果，离不开老师和研究生师兄师姐的热切帮助。该课题的研究处于形状记忆合金和高阻尼合金研究的最前沿。其创新性在于将新型CUALMN形状记忆合金的形状记忆效应、高阻尼机制和力学性能的研究很好地结合起来，既有很好的理论意义，又开发出新型的高性价比的高阻尼材料和形状记忆材料；且CUALMN形状记忆合金成本远低于传统的TINI形状记忆合金，性能优异，有利于其推广应用。2、项目创新点与特色（1）将新型的CUALMN形状记忆合金的形状记忆效应、高阻尼机制和力学性能的研究很好地结合起来，既有很好的理论研究价值，又有可能开发出新型的高性价比的高阻尼材料和形状记忆材料；（2）CUALMN形状记忆合金成分优化，不仅提高合金的综合力学性能，而且其高阻尼特性得以进一步加强（3）CUALMN形状记忆合金成本远低于传统的TINI形状记忆合金，且性能优异，有利于其推广应用。（4）研究结果在核心期刊有色金属工程上发表。三、项目成果项目申请书中的预期成果及成果提交形式公开发表论文（1）篇、专利（）项、调查报告（）份软件、著作（）份、实物（）件、竞赛获奖（1）次其它（）项目结题时取得的成果公开发表论文（1）篇、专利（）项、调查报告（）份软件、著作（）份、实物（）件、竞赛获奖（1）次其它（）项目主要研究成果情况序号成果名称（获奖名称及等级）成果形式作者（获奖者）出版社、发表刊物或颁奖单位时间（刊期）1CU73AL17MN10形状记忆合金的显微组织和阻尼性能核心期刊论文赵新娥，张平，杨猛，魏洁，赵相玉，马立群，孔意涵有色金属工程（核心期刊）已录用2本科生科技论坛三等奖论文综述孔意涵南京工业大学材料学院20141134564、研究体会和心得（500字以内）本项目是在材料学院马立群教授的悉心指导下完成的。从课题的选题、试验方案的制定到实验研究，无不浸透着导师的智慧和心血。导师渊博的专业知识、严谨的治学态度和高尚的道德品质深深地感染了我。在实验研究过程中，师兄师姐孜孜不倦，认真仔细地指导，给我提出了很多宝贵的意见，为我以后的学习提供了宝贵的经验。马老师不论是在治学还是生活上都是我的楷模，在此，我向马老师表达我深深的敬意和衷心的感谢。同时，我还要深深地感谢研究生师姐赵新娥，在做实验的整个过程中，师姐给予了我们许许多多的帮助，教我学习使用试验仪器以及试验数据的分析，在试验过程中教我许多专业知识，帮我理清试验思路，及时指出我在试验中的错误等等，对此我表达由衷的谢意。实验是对真理的检验，通过实验我们能发现许许多多有趣的现象，学到很多的专业知识，更进一步的理解书本上所讲的一些原理，提高自己的动手能力，此次研究对我的帮助极大，教会了我许多实验研究的方法和仪器的使用方法。五、经费使用明细情况项目实际投入经费3000元项目获批总经费3000元实际使用资金3000元结余资金0元项目经费开支情况名目用途金额备注论文版面费发表核心期刊论文1000专利申请费调研、差旅费到相关课题组进行课题调研400打印、复印费打印、复印费200资料费图书、资料100试剂等耗材费纯CU、纯AL、纯MN、高纯氩气等800元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；XRD、OM、SEM材料测试500其它项目组承诺我保证上述填报内容的真实性，经费使用规范合理，项目成果无弄虚作假情况。主持人签名项目组其他成员签名2015年4月20日指导教师意见（包括项目的组织实施、完成质量、学术水平以及推广应用价值、经费使用等情况）该课题的研究处于形状记忆合金和高阻尼合金研究的最前沿。新型的CUALMN形状记忆合金不仅成本远低于传统的TINI形状记忆合金，而且能够将形状记忆效应、高阻尼机制和力学性能的研究很好地结合起来，兼顾了理论研究和实用化两个方面。项目团队孔意涵、张梦凡、周家兴、陈小敏四人学习刻苦认真，成绩优秀，专业基础扎实，团队合作精神强，科研工作一丝不苟。在老师的指导下，项目团队根据本项目的国内外研究现状，制定了较为详尽具体的研究方案，并充分予以实施。研究思路有创新，研究成果有价值。该项目研究思路清晰，实验数据翔实可靠，项目成果已经达到预期要求，同意本项目结题。指导教师签名（学院盖章）2015年4月20日学校评审意见2015年4月20日按计划完成，取得预期成果很好较好基本完成，但是与