党 赏，李艳国，邹 芹,，王明智,熊建超,罗文奇

(1 燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004；2 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004)

形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)是变形后经加热能够恢复到初始形状的功能材料[1]。目前商用SMA主要有3种类型，即Cu基(主要是Cu-Al-Ni和Cu-Zn-Al)、Ni-Ti基和Fe基(如Fe-Mn-Si，Fe-Ni-C和Fe-Ni-Co-Ti)[2]。与Ni-Ti基和Cu基合金相比，Fe基形状记忆合金自问世以来因其价格低廉、加工性能优良、可焊接性好等特点，倍受人们青睐，尤其是Fe-Mn-Si SMA被认为是具有发展前景的新型形状记忆材料[3-4]。在Fe-Mn-Si基SMA中，“执行”相是应力诱发的ε(密排六方，hcp)马氏体，其在加热后转变为γ(面心立方，fcc)奥氏体，从而产生自由恢复形状记忆效应(shape memory effect，SME)[5-6]。Sato等首次报道关于Fe-Mn-Si SMA单晶之后[7]，Murakami等成功地获得了具有接近完全的SME的多晶Fe-(28～34)Mn-(4～6.5)Si(质量分数/%，下同)[8]。Otsuka等通过添加Cr和Ni提高三元Fe-Mn-Si SMA耐腐蚀性和热塑性，开发了具有商业应用价值的Fe-28Mn-6Si-5Cr[9]和Fe-14Mn-6Si-9Cr-5Ni[10]SMAs。随后的研究结果表明Cr，Ni都可以降低合金的Ms点、增加合金的层错能[11]，但是在增加Cr，Ni含量的同时，应该降低Mn的含量，而当Mn含量小于18%时[4,12],合金中存在热诱发ε马氏体并在应力诱发ε马氏体片的交叉处易产生α′马氏体，恶化SME。李建忱等[13]从层错能角度出发研究了Fe-Mn-Si系合金的设计，确定了具有最佳SME时合金的成分含量：Mn 14.98%，Si 6%，Cr 7.174%，Ni 4.22%。先前的研究表明，多晶Fe-Mn-Si基SMA通过固溶处理后具有较低的回复应变(2%～3%)[14-15]，而单晶Fe-Mn-Si基SMA的回复应变可达9%[7]。成分设计和显微组织设计是多晶Fe-Mn-Si基SMA可以实现较大回复应变(>6%)的两个基本条件。合金的成分设计主要遵循3个准则：(1)5%≤Si≤6%；(2)20%≤Mn≤32%；(3)其他元素的添加可以强化奥氏体基体[16]。显……