奧氏體和馬氏體

一、奧氏體和馬氏體比勒發(fā)現(xiàn)鎳鈦合金的形狀記憶效應(yīng)是很偶然的，當(dāng)時(shí)的比勒，對(duì)形狀記憶效應(yīng)只是知其然而不知其所以然。他只是知道直條狀的鎳鈦合金，在冷態(tài)下彎曲成形以后，一加熱就可以回復(fù)原來(lái)的直條狀。他也知道這種變化是可以重復(fù)的，是有規(guī)律的。但他當(dāng)時(shí)還不知道鎳鈦合金為什么會(huì)有這樣的變化。不過(guò)，他的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界極大的興趣，從20世紀(jì)60年代初到70年代末，經(jīng)過(guò)各國(guó)科學(xué)家將近20年的努力探索，終于掲開(kāi)了形狀記憶的密秘，基本搞清了形狀記憶效應(yīng)的機(jī)理，為發(fā)現(xiàn)更多的記憶合金品種，為記憶合金在各方面的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。某些合金具有特殊的形狀記憶功能，而一般的金屬?zèng)]有形狀記憶功能,這究竟是為什么呢？如果我們只從客觀上觀察，當(dāng)然是沒(méi)有辦法回答這個(gè)問(wèn)題的。因?yàn)榻饘購(gòu)谋砻嫔峡炊疾畈欢?，它們都具有金屬光澤，都有一定的?qiáng)度、硬度和延展性，都能夠傳熱，容易導(dǎo)電?？墒牵?dāng)我們利用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡以及x射線等現(xiàn)代化精密儀器深入研究合金的內(nèi)部組織和晶體結(jié)構(gòu)時(shí),記憶合金的謎底就公被掲開(kāi)。如果我們把一塊有形狀記憶功能的鎳鈦合金片放大100倍，就會(huì)看到一個(gè)個(gè)多邊形，這就是金屬結(jié)晶的顆粒。在高溫情況下,這個(gè)金屬片是由多邊形的晶粒組成的。我們把這種由多邊形的晶粒組成的組織稱為“奧氏體”。為什么稱為奧氏體呢？因?yàn)檫@種組織是19世紀(jì)末，一位英國(guó)科學(xué)家?jiàn)W斯丁在研究鋼和鑄鐵的顯微組織時(shí)，首先在顯微鏡下觀察到的，所以就以他的名字命名了。又因?yàn)閵W氏體是在高溫狀態(tài)下存在的，所以一般又把這種顯微組織叫做高溫相或者叫做母相。如果把這塊鎳鈦合金片經(jīng)過(guò)一番熱處理，快速放人冰水里冷卻，然后取出來(lái)放到光學(xué)顯微鏡下放大100倍，就會(huì)看到這塊金屬片的結(jié)晶組有的變成了菱形，好像一片金剛石；還有的一頭尖一頭寬，好像一個(gè)楔子；還有的一頭尖一頭開(kāi)口，好像英文字母v的形狀；還有叉狀的，好像樹(shù)杈一樣呢。科學(xué)家把這兒種形狀的顯微組織統(tǒng)稱為“馬氏體”。馬氏體最先是在淬火鋼中發(fā)現(xiàn)的，是由奧氏體轉(zhuǎn)變來(lái)的，1895年為紀(jì)念德國(guó)科學(xué)家馬登斯而正義命名。后來(lái)，馬氏體的名稱不僅用于鋼的淬火產(chǎn)物而且把符合馬氏體相變特征的相變產(chǎn)物，統(tǒng)稱為馬氏體。如果把這塊鎳鈦合金片又放回冰水中使彎曲變形，然后取出來(lái)用打火機(jī)對(duì)著它緩緩加熱。此時(shí)，記憶功能的鎳鈦合金片，慢慢回復(fù)了它原來(lái)的形狀?，F(xiàn)在我們?cè)侔鸦貜?fù)原來(lái)形狀的金屬片放在顯微鏡下，放大100倍，就會(huì)發(fā)現(xiàn)那些樹(shù)杈、楔子和金剛石都不見(jiàn)了，又成一個(gè)個(gè)多邊形了。也就說(shuō),它的顯微組織也和它的宏觀外形一樣，隨著溫度的升高，又回復(fù)了原來(lái)的奧氏體組織，也就是回到了它的母體。這樣我們就搞清楚了，原來(lái)，記憶合金的顯微組織，可以隨著溫度的變化，由高溫母相變成低溫馬氏體，又可以由馬氏體變回母相。這就是記憶合金的宏觀外形可以變?nèi)サ脑颉？茖W(xué)家把奧氏體受冷時(shí)，顯微組織由母相向馬氏體的相變，叫做“馬氏體相變”把馬氏體受熱時(shí)，由馬氏體變回母相的轉(zhuǎn)變，叫做“馬氏體逆轉(zhuǎn)變”。知識(shí)卡片羅伯茨?奧斯汀英國(guó)冶金學(xué)家。18歲進(jìn)入皇家礦業(yè)學(xué)院。1875年當(dāng)選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，后在造幣廠從事金、銀和合金成分的研究，成為了舉世聞名的鑄幣權(quán)威。