形状记忆合金是一种具有形状记忆效应（ Shape Memory Effect ，简称 SME ）、超弹性（ Superelasticity ，简称 SE ）和髙阻尼性的智能型功能材料，它集感知与驱动功能于一体，可以制成传感器、探测器、阻尼器件、能量转换器以及智能微型装置等，在电子通信、医疗卫生、机械制造、航空航天、能源化工、土木建筑以及日常生活等众多领域都具有广泛的用途。近年来，随着智能材料、智能机构研究的兴起，把形状记忆合金的应用推向了更加广泛的领域，特别是当做阻尼吸能方面的应用，成为了近几年的热点。

在目前已得到实际应用的三大形状记忆合金体系（Ni-Ti基、Cu基和Fe基合金）中，Cu基形状记忆合金，由于具有价格低廉（不到Ni-Ti合金的1/10）、良好的导电和导热性能、相变温度可调范围广、工作温度较高等优点，已成为除Ni-Ti合金之外，较具有应用前景的形状记忆合金。新型Cu-Al-Mn形状记忆合金，由于其良好的热稳定性和优良的力学性能，近年来正受到越来越多研究者的关注，成为Cu基形状记忆合金的一个研究热点。

Cu 基形状记忆合金单晶体表现出优异的形状记忆性能，可以与 Ni-Ti 合金相媲美。但是，单晶特别是大尺寸单晶的制备困难、成本高，难以大规模应用。而普通多晶组织 Cu 基形状记忆合金的变形能力差，使用时常出现晶间脆性断裂的现象且疲劳强度低。此外，普通多晶 Cu 基形状记忆合金的冷加工性能差等，使得其薄带、细丝和细小尺寸管材产品的生产难度大且成本高。这些问题都限制了Cu 基形状记忆合金的广泛应用，通常只能在较低应变和较少的循环次数条件下使用。

定向凝固技术是一种制备大晶粒尺寸、高取向性组织和平直晶界形貌的柱状晶组织合金的方法，能够连续制备断面尺寸较大或形状较为复杂的产品。前期研究表明采用定向凝固方法制备具有轴向强织构和平直低能晶界特征的柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金，可以解决普通多晶组织Cu基形状记忆合金由于变形协调能力差，易发生晶间断裂而导致的记忆性能差，限制了合金的广泛应用的问题。该合金的超弹性应变可达到10%以上，达到了单晶合金水平，具有替代Ni-Ti合金的潜力。

本课题来源于国家自然科学基金项目，是为了进一步提升Cu-Al-Mn形状记忆合金的超弹性及其疲劳性能的稳定性等性能。Ni是很强奥氏体形成元素，前期研究表明添加Ni合金元素的方法可以提高合金的性能，因此本课题主要研究不同Ni含量对Cu-Al-Mn合金的超弹性性能的影响，为合金的成分设计和性能优化及应用提供参考。

2. 研究的基本内容与方案

2.1主要内容：

根据以上的研究目的和意义，将选择室温下具有良好的超弹性性能的Cu-Al-Mn合金为主要研究对象，内容包括以下：

（1）通过定向凝固技术制备出不同Ni含量的柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金,合金成分为：Ni 0-6at.%（等梯度变化），Al 17-20 at.%，Mn 9 - 11 at.%，Cu余量（除Ni，其余合金含量保持不变），并对合金的组织结构、成分和相变温度进行表征。

（2）采用万能试验机对合金试样进行超弹性拉伸实验，研究元素Ni含量对合金超弹性性能的影响规律，并采用相关实验分析和理论分析的手段来阐述影响机理。

2.2.实验方案：