日前,国际重要学术刊物《自然》子刊《自然•通讯》(Nature Communications,IF = 10.742)发表了制造学院文玉华教授课题组的研究论文“Large recovery strain in Fe-Mn-Si-based shape memory steels obtained by engineering annealing twin boundaries”(2014, 5: 4964; DOI: 10.1038/ncomms5964)。国际同行专家认为:“该论文首次提出了退火孪晶界面是影响Fe-Mn-Si基合金形状记忆效应的关键因素”,“论文作者关于晶界性质对形状记忆性能的影响提出了重要的建议,论文的研究结果具有重要的科学和工程意义”。


形状记忆合金是一类集感知和驱动于一体的新型金属功能材料。该类合金拥有一般金属材料不具有的形状记忆效应和超弹性,因而可实现普通合金不具有的反常的热缩冷胀,以及百分之几的超弹性,在航空航天、生物医学、机械,化工和人们的日常生活中有着广阔的应用前景。目前具有工程应用价值的形状记忆合金主要有三类,即TiNi基、Cu基和FeMnSi基合金。其中,TiNi基合金的可回复变形量最高,综合性能最好,但成本昂贵(Fe基的20倍,Cu基的10倍),大规模使用受限;Cu基合金因力学性能和形状记忆效应稳定性差的问题,也未获得大规模使用;低成本的FeMnSi基合金尽管具有优良的加工性能和力学性能,但存在可回复变形量低的问题。针对此问题,制造学院
文玉华教授课题组在国家自然科学基金的持续资助(50501015,50871072,51171123,51271128)及德国洪堡有经验科学家奖学金的资助下,近10年一直致力于提高FeMnSi基合金可回复变形量的研究。在长期深入研究的基础上,发现大量退火孪晶界面的存在是导致FeMnSi基形状记忆合金可回复变形低的最关键因素,并仅通过简单的铸造加退火的方法便大幅度降低了孪晶界面的密度,将FeMnSi基合金拉伸后的可回复变形量提高到7.6%,显著高于传统变形加工合金的水平(3%)。这一研究成果将为进一步提高FeMnSi基合金的可回复变形量提供理论上的指导以及新的研究思路,使得大规模使用形状记忆合金成为可能。
