时效影响Co-Ni-Ga合金复相强韧化作用的机制研究

Co-Ni-Ga合金以其具有的相变温度可调、良好的形状记忆效应、超弹性而成为形状记忆合金材料领域新的研究热点。然而，这类合金的多晶脆性却是其应用中面临的主要问题。通过复相组织强韧化方法可有效改善Co-Ni-Ga合金的力学性能，我们近期的研究发现时效会使复相Co-Ni-Ga合金的相稳定性发生明显变化，从而可能影响到对合金的强韧化作用，并改变合金的记忆特性。因此，本项目将系统研究马氏体和奥氏体时效对复相Co-Ni-Ga高温形状记忆合金的微观组织结构、相变和相稳定性的影响规律，研究时效对合金力学性能，包括强度和韧性，以及对功能特性的影响规律，从而揭示时效影响合金复相强韧化作用的内在机制，为发展新型高性能Co-Ni-Ga形状记忆合金提供理论帮助。

本项目系统研究了CoNiGa形状记忆合金微观组织、相变和强韧性随成分的变化规律，并在此基础上选取Co46Ni27Ga27（简称N27）和Co46Ni25Ga29（简称N25）两种不同成份的合金，系统研究了奥氏体和马氏体时效对复相Co-Ni-Ga形状记忆合金的微观组织结构、相变行为、强韧性和记忆性能的影响规律，相关结果对发展新型高性能Co-Ni-Ga形状记忆合金具有重要理论意义。结果表明，Co46Ni25+xGa29-x (x=0～6)和Co48Ni24+xGa28-x (x=0～6)合金系均为非调制结构的马氏体相与γ相组成的双相Co-Ni-Ga合金，随着Ni含量的增加，各合金系中的γ相的数量和尺寸均不断增加，相变温度升高。γ相能显著提高Co-Ni-Ga合金的抗压强度和压缩变形率但降低形状记忆性能。淬火态的N27和N25合金升降温时只有一个相变峰，而经过不同时效处理后，相变行为变得复杂。N27经奥氏体时效2h后出现两段独立的逆相变，双逆相变行为一直保持到时效72h，时效120h时消失，而N25合金在奥氏体时效2h时也出现双逆相变行为，其微观机制缘于奥氏体时效诱发合金中析出了面心立方结构的富Co的C相（Co含量高达80at.%），导致出现成份不同的两种马氏体，即C相附近马氏体相与远离C相马氏体基体相。马氏体基体相的相变峰值温度随奥氏体时效时间的增加先急剧降低而后趋于稳定，这主要是归结于奥氏体时效引起的马氏体相的四方度的改变。奥氏体时效对合金的压缩断裂强度影响不大，但会降低断裂应变，对N27记忆性能影响较小，但使N25记忆性能降低。N27合金经马氏体时效2h和6h时效仍保持单相变行为，但时效24h-120h时均表现出双逆相变行为，N25合金经马氏体时效2h-120h也表现出双逆相变行为；马氏体时效并未诱出新相析出，双相变可能缘于两相扩散中产生的不同成份的马氏体相。随马氏体时效时间的增加，马氏体基体相的逆相变峰值温度逐渐增加，这是马氏体时效诱发的马氏体稳定化现象。马氏体时效对合金的压缩断裂强度影响较小，但也会降低断裂应变，同时使记忆性能下降。