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文檔簡介
形狀記憶合金
ShapeMemoryAlloys1形狀記憶合金
ShapeMemoryAlloys1形狀記憶合金概述發(fā)展歷史基本概念形狀記憶效應(yīng)及其臨界溫度熱彈性馬氏體相變馬氏體變體與自協(xié)作應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變相變偽彈性(超彈性)2形狀記憶合金概述發(fā)展歷史2形狀記憶合金發(fā)展歷史30年代,美國哈佛大學(xué)A.B.Greninger等發(fā)現(xiàn)CuZn合金在加熱與冷卻的過程中,馬氏體會隨之收縮與長大1948年,前蘇聯(lián)學(xué)者庫爾久莫夫預(yù)測到某些具有馬氏體相變的合金會出現(xiàn)熱彈性馬氏體相變1951年,張祿經(jīng)、Read發(fā)現(xiàn)Au-47.5%Cd具有形狀記憶效應(yīng)1963年,美國海軍武器試驗(yàn)室(AmericalnavyOrdinanceLaboratory)的Buehler博士等發(fā)現(xiàn)Ni-Ti合金具有形狀記憶效應(yīng),并開發(fā)了Nitinol(Ni-Ti-Navy-Ordinance-Laboratory)形狀記憶合金。70年代,CuAlNi也被發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶功能1975年左右,F(xiàn)eMnSi及有些不銹鋼也有形狀記憶功能,并在工業(yè)中得到應(yīng)用1975年至1980年左右,雙程形狀記憶效應(yīng)(TwoWayShapeMemoryEffect)、全程形狀記憶效應(yīng)(AllRoundShapeMemoryEffect)、逆向形狀記憶效應(yīng)(InverseShapeMemoryEffect)相繼被發(fā)現(xiàn)3形狀記憶合金發(fā)展歷史30年代,美國哈佛大學(xué)A.B.Gre形狀記憶效應(yīng)形狀記憶效應(yīng):固體材料在發(fā)生了塑性變形后,經(jīng)過加熱到某一溫度之上,能夠恢復(fù)到變形前的形狀,這種現(xiàn)象就叫做形狀記憶效應(yīng)。普通金屬材料形狀記憶合金4形狀記憶效應(yīng)形狀記憶效應(yīng):固體材料在發(fā)生了塑性變形后,經(jīng)過加形狀記憶效應(yīng)簡易演示實(shí)驗(yàn)初始形狀拉直加熱后恢復(fù)5形狀記憶效應(yīng)簡易演示實(shí)驗(yàn)初始形狀拉形狀記憶效應(yīng)與馬氏體相變形狀記億效應(yīng)是在馬氏體相變中發(fā)現(xiàn)的馬氏體相變中的的高溫相叫做母相(P),低溫相叫做馬氏體相(M)馬氏體正相變、馬氏體逆相變。馬氏體逆相變中表現(xiàn)的形狀記憶效應(yīng),不僅晶體結(jié)構(gòu)完全回復(fù)到母相狀態(tài),晶格位向也完全回復(fù)到母相狀態(tài),這種相變晶體學(xué)可逆性只發(fā)生在產(chǎn)生熱彈性馬氏體相變的合金中。馬氏體相變的臨界溫度:Ms、Mf、As、Af
6形狀記憶效應(yīng)與馬氏體相變形狀記億效應(yīng)是在馬氏體相變中發(fā)現(xiàn)的6馬氏體相變的臨界溫度7馬氏體相變的臨界溫度7熱彈性馬氏體相變(ThermoelasticMartensiticTransformation)馬氏體相變和逆相變的溫度滯后(As-Ms)熱彈性馬氏體相變和非熱彈性馬氏體相變8熱彈性馬氏體相變(ThermoelasticMartens馬氏體變體與自協(xié)作馬氏體變體(MartensiticVariant):晶體學(xué)等價、慣習(xí)面位向不同的馬氏體自協(xié)作(SelfAccommodation):馬氏體變體生成時都伴隨有形狀變化,在合金的局部產(chǎn)生凹凸,但是,作為整體,在相變前后其形狀并不發(fā)生改變,這是因?yàn)槿舾蓚€馬氏體變體組成菱形狀片群,或組成三角錐狀片群,它們互相抵消了生成時產(chǎn)生的形狀變化,這樣的馬氏體生成方式被叫做自協(xié)作9馬氏體變體與自協(xié)作馬氏體變體(MartensiticVar馬氏體變體10馬氏體變體10應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變
StressInducedMartensiticTransformation
11應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變
StressInducedMart相變偽彈性
TransformationPseudoelasticity產(chǎn)生熱彈性馬氏體相變的形狀記憶合金,在Af溫度以上由于應(yīng)力誘發(fā)產(chǎn)生的馬氏體只在應(yīng)力作用下才能穩(wěn)定地存在,應(yīng)力一旦解除,立即產(chǎn)生逆相變,回到母相狀態(tài),在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的宏觀變形也隨逆相變而完全消失,其中應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系表現(xiàn)出明顯的非線性,這種非線性彈性和相變密切相關(guān),所以叫做相變偽彈性,也叫超彈性12相變偽彈性
TransformationPseudoela相變偽彈性13相變偽彈性13馬氏體相變
(MartensiticTransformation)馬氏體相變概述命名,德國人AdolphMartens最初的認(rèn)識:相變產(chǎn)物的特征深入研究:形核和生長的過程生長速度鋼:105cm/sAuCd合金、CuZn合金:顯微鏡下肉眼觀察馬氏體相變轉(zhuǎn)變過程中,沒有原子的擴(kuò)散,也不改變成分,僅僅是晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。母相(P)和馬氏體相(M)內(nèi)的晶格點(diǎn)陣有看一一對應(yīng)的關(guān)系除鋼外,純金屬Li、Ti、Hg、Tl、Pu、Co,合金AuCd、CuAl、AgZn、CuZn、TiNi,化合物半導(dǎo)體BaTiO3、ZrO2,非金屬材料V3Si,也存在馬氏體相變14馬氏體相變
(MartensiticTransformat馬氏體相變
(MartensiticTransformation)馬氏體相變的一般特征無擴(kuò)散性:馬氏體相變最本質(zhì)的特征切變性相變共格性相變慣習(xí)面
晶體缺陷相變可逆性15馬氏體相變
(MartensiticTransformat馬氏體相變馬氏體相變的熱力學(xué)持征馬氏體相變機(jī)制的幾個晶體學(xué)經(jīng)典模型Bain轉(zhuǎn)變模型K-S轉(zhuǎn)變模型西山轉(zhuǎn)變模型G-T轉(zhuǎn)變模型16馬氏體相變馬氏體相變的熱力學(xué)持征16馬氏體相變的熱力學(xué)持征相變得以進(jìn)行需要驅(qū)動力,相變驅(qū)動力來自于新舊兩相的自出能差馬氏體相變時需要較大的驅(qū)動力。這主要是由于相轉(zhuǎn)變時的切變過程需要很高的塑性變形能,用以產(chǎn)生浮凸,產(chǎn)生高密度位錯或?qū)\晶等,同時,為了維持兩相的共格,以及因體積的變化會引起晶格的彈性畸變,導(dǎo)致較大的能量提高。所以,馬氏體相變的的驅(qū)動力主要是為了克服相變時的切變阻力和變形阻力,包括彈性變形和塑性變形。17馬氏體相變的熱力學(xué)持征相變得以進(jìn)行需要驅(qū)動力,相變驅(qū)動力來自相變驅(qū)動力18相變驅(qū)動力18馬氏體相變的Bain轉(zhuǎn)變模型(111)γ<=>(011)a’
[101]γ<=>[111]a’
[110]γ<=>[100]a’
[112]γ<=>[011]a’這一機(jī)制從晶體結(jié)構(gòu)上給出了相變前后兩相之間對應(yīng)的原子面和方向,但是,它不能解釋宏觀切變,即表面浮凸,也不能解釋不應(yīng)變平面、慣習(xí)面的存在19馬氏體相變的Bain轉(zhuǎn)變模型(111)γ<=>(011)馬氏體相變的K-S轉(zhuǎn)變模型馬氏體相變分三步進(jìn)行K-S轉(zhuǎn)變模型和Bain轉(zhuǎn)變模型一樣,解釋了新舊兩相之間的位向關(guān)系,但是,也不能解釋表面浮凸現(xiàn)象和慣習(xí)面的存在20馬氏體相變的K-S轉(zhuǎn)變模型馬氏體相變分三步進(jìn)行K-S轉(zhuǎn)變模馬氏體相變的西山轉(zhuǎn)變模型馬氏體相變分三步進(jìn)行21馬氏體相變的西山轉(zhuǎn)變模型馬氏體相變分三步進(jìn)行21馬氏體相變的G-T轉(zhuǎn)變模型平均切變角為10°45’G-T轉(zhuǎn)變模型解釋了表面傾動效應(yīng),也解釋了慣習(xí)面的位向、馬氏體的位向以及結(jié)構(gòu)改變,但是,它沒有解決憤習(xí)面的不應(yīng)變和不轉(zhuǎn)動現(xiàn)象22馬氏體相變的G-T轉(zhuǎn)變模型平均切變角為10°45’G-T轉(zhuǎn)馬氏體相變是無擴(kuò)散性相變LiMg合金在-200℃下發(fā)生了馬氏體相變。在-200℃這樣的低溫下,原子的擴(kuò)散是不可能的。FeC合金和FeNi合金在-20~-195℃之間,馬氏體形成的時間約為0.05~0.5μs,在-200℃以下以同樣的速度形成馬氏體。CuAl合金中,從母相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變,有序結(jié)構(gòu)保持不變,根據(jù)有序母相的CuAl的原子位置及其取向關(guān)系,可以計(jì)算出形成馬氏體超結(jié)構(gòu)X射線圖相,結(jié)果與實(shí)驗(yàn)一致,說明馬氏體型相變過程只有原子位置的移動(小于一個原子間距),而沒有原子位置的調(diào)換。FeC合金中,C原子和Fe原子的間隙位置,在奧氏體和馬氏體中都保持不變,并導(dǎo)致馬氏體的四方性。馬氏體相變前后沒有任何化學(xué)成分的改變,馬氏體相成分和原母相成分完全一致23馬氏體相變是無擴(kuò)散性相變LiMg合金在-200℃下發(fā)生了馬氏馬氏體相變是切變性相變
切變性相變:從母相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變過程是以切變方式進(jìn)行的,是靠母相和新相界面上的原子以協(xié)同的、集體的、定向的和有次序的方式移動,實(shí)現(xiàn)從母相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)證明浮凸:預(yù)先磨制拋光好的試樣,當(dāng)激冷發(fā)生馬氏體相變后,在試樣表面能觀察到宏觀的傾斜的隆起折線:在發(fā)生馬氏體相變前,在試樣上刻上一條直線,發(fā)生馬氏體相變后,刻痕直線受折,有的時候會被折成幾段,但直線仍然保持連續(xù)24馬氏體相變是切變性相變切變性相變:從母相到馬氏體相的轉(zhuǎn)變過馬氏體相變中的浮凸和折線25馬氏體相變中的浮凸和折線25馬氏體相變的切變變形模式26馬氏體相變的切變變形模式26馬氏體相變是共格性相變共格性相變:相界面上的原子既屬于母相,也屬于馬氏體相27馬氏體相變是共格性相變共格性相變:相界面上的原子既屬于母相馬氏體相變的慣習(xí)面(HabitPlane)在馬氏體相變中,馬氏體總是沿著母相的某一晶面開始產(chǎn)生,這個晶面在馬氏體相變的全過程中,既不發(fā)生畸變,也不發(fā)生轉(zhuǎn)動。這樣的晶面就稱為慣習(xí)面,慣習(xí)面也是兩相的交界面一般來說,每一種金屬或合金在形成馬氏體時都有自己確定的慣習(xí)面慣習(xí)面以母相的晶面指數(shù)來表示,大多情況下為無理數(shù)指數(shù)面28馬氏體相變的慣習(xí)面(HabitPlane)在馬氏體相變中,馬氏體相變晶體缺陷與相變可逆性馬氏體內(nèi)一定有晶體缺陷存在,這些缺陷包括孿晶、高密度位錯、層錯等高碳鋼晶體缺陷:孿晶底碳鋼晶體缺陷:高密度位錯有色合金晶體缺陷:層錯或?qū)\晶馬氏體相變具有可逆性:在冷卻過程中形成的馬氏體,經(jīng)過加熱后可以通過馬氏體逆轉(zhuǎn)變回到母相狀態(tài)。29馬氏體相變晶體缺陷與相變可逆性馬氏體內(nèi)一定有晶體缺陷存在,這熱彈性馬氏體相變馬氏體相變的三種分類方式按相變驅(qū)動力的大小分大,幾百cal/mol,小,幾cal/mol~幾十cal/mol按馬氏體的形成方式分變溫馬氏體轉(zhuǎn)變,馬氏體的生成量是溫度的函數(shù)馬氏體片的數(shù)量雖溫度而改變馬氏體片的大小隨溫度而變等溫馬氏體轉(zhuǎn)變,馬氏體的生成量是時間的函數(shù)根據(jù)馬氏體相變及其逆相變的溫度滯后(As-Ms)大小分小,熱彈性馬氏體大,非熱彈性馬氏體30熱彈性馬氏體相變馬氏體相變的三種分類方式30熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變的一般特征馬氏體量是溫度的函數(shù)相變溫度滯后小,相變驅(qū)動力小相界面與馬氏體晶界有良好的協(xié)調(diào)性兩類熱彈性馬氏體相變第一類熱彈性馬氏體相變:Ms—Mf間隔小,且As>Ms第一類熱彈性馬氏體相變:Ms—Mf間隔大,且As<Ms31熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變的一般特征31熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變的晶體學(xué)特征具有晶體學(xué)可逆性:表現(xiàn)為馬氏體晶體結(jié)構(gòu)在逆相變中回復(fù)到了原來母相的晶體結(jié)構(gòu),以及在晶體位向上也得到了完全的回復(fù)β相合金的晶體結(jié)構(gòu)持征及其分類β合金:母相是體心立方結(jié)構(gòu)類型的形狀記憶合金β合金分3類馬氏體相的周期堆垛結(jié)構(gòu)熱彈性馬氏體相變中的晶體結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系32熱彈性馬氏體相變熱彈性馬氏體相變的晶體學(xué)特征32形狀記憶原理——形狀回復(fù)的原因馬氏體相變時,母相向馬氏體轉(zhuǎn)變,原子排列面發(fā)生切應(yīng)變。馬氏體變體以形成馬氏體片群的自協(xié)作方式,沿取阻力小、能量低的方向,完成馬氏體轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變前后的合金保持嚴(yán)格的晶體結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。轉(zhuǎn)變后的馬氏體如果受到外力的作用,馬氏體變體就會順著外力的方向發(fā)生擇優(yōu)取向,當(dāng)大部分或全部的馬氏體都采取一個取向時,整個材料在宏觀上表現(xiàn)為形變。將變形馬氏體加熱到Af點(diǎn)以上,馬氏體發(fā)生逆轉(zhuǎn)變,對于那些馬氏體晶體的對稱性很低的合金,轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶鄷r只形成幾個位向,甚至只有一個位向——母相原來的位向。尤其當(dāng)母相為長程有序時,更是如此。當(dāng)自適應(yīng)馬氏體片群中不同變體存在強(qiáng)的力學(xué)偶時,形成單一位向的母相傾向更大。逆轉(zhuǎn)變完成后,便完全回復(fù)了原來母相的晶體,宏觀變形也完全恢復(fù)。33形狀記憶原理——形狀回復(fù)的原因馬氏體相變時,母相向馬氏體轉(zhuǎn)變形狀記憶效應(yīng)的3種類型單程形狀記憶效應(yīng):材料在高溫下制成某種形狀,在低溫相時將其變形,再加熱時恢復(fù)為高溫相形狀,而重新冷卻時不能恢復(fù)低溫相時的形狀。雙程形狀記憶效應(yīng):材料加熱時恢復(fù)高溫相形狀,冷卻時恢復(fù)低溫相形狀,即通過溫度升降自發(fā)可逆地反復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象。全程形狀記憶效應(yīng):材料加熱時恢復(fù)高溫相形狀,冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤睢D壳爸辉诟绘嚨腡i-Ni合金中發(fā)現(xiàn)。34形狀記憶效應(yīng)的3種類型單程形狀記憶效應(yīng):材料在高溫下制成某種形狀記憶效應(yīng)與溫度和應(yīng)力之間的關(guān)系35形狀記憶效應(yīng)與溫度和應(yīng)力之間的關(guān)系3536363737形狀記憶合金TiNi形狀記憶合金銅基形狀記憶合金鐵基形狀記憶合金38形狀記憶合金TiNi形狀記憶合金38TiNi形狀記憶合金概述TiNi合金的晶體結(jié)構(gòu):母相、馬氏體相TiNi合金的馬氏體相變馬氏體正相變P→IC→R→M
馬氏體逆相變M
→R→IC→PR相的特點(diǎn)TiNi合金馬氏體相變溫度點(diǎn)調(diào)整控制調(diào)整Ni含量加Fe39TiNi形狀記憶合金概述39銅基形狀記憶合金特點(diǎn):母相均為體心立方結(jié)構(gòu),稱之為β相合金銅基形狀記憶合金的相變溫度Ms和Af隨熱循環(huán)次數(shù)變化關(guān)系Cu-Zn-AlCu-Al-Ni銅基形狀記憶合金的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法40銅基形狀記憶合金特點(diǎn):母相均為體心立方結(jié)構(gòu),稱之為β相合金鐵基形狀記憶合金概述鐵基形狀記憶合金沒有發(fā)現(xiàn)具有偽彈性FeMnSi合金的特點(diǎn)鐵基形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)的機(jī)制——以FeMnSi合金為例:應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變41鐵基形狀記憶合金概述41形狀記憶合金的制作方法
_TiNi形狀記憶合金TiNi合金的熔煉成分控制TiNi合金的加工熱加工冷加工切削加工42形狀記憶合金的制作方法
_TiNi形狀記憶合金TiNi合金的形狀記憶合金的制作方法
_TiNi形狀記憶合金TiNi合金的形狀記憶處理單程記憶效應(yīng)的記憶處理中溫處理低溫處理時效處理雙程記憶效應(yīng)的記憶處理強(qiáng)制變形約束加熱訓(xùn)練43形狀記憶合金的制作方法
_TiNi形狀記憶合金TiNi合金的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變概念圖44應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變概念圖44γ→ε相變晶格變動模型45γ→ε相變晶格變動模型45Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni合金的相變溫度Ms和Af隨熱循環(huán)次數(shù)變化關(guān)系46Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni合金的相變溫度Ms和Af隨TiNi合金母相的晶體結(jié)構(gòu)47TiNi合金母相的晶體結(jié)構(gòu)47TiNi合金馬氏體相的晶體結(jié)構(gòu)48TiNi合金馬氏體相的晶體結(jié)構(gòu)48TiNi合金的馬氏體相變49TiNi合金的馬氏體相變49TiNi合金中R相的特點(diǎn)母相與R相之間也是晶體學(xué)可逆的。R相變的最大特點(diǎn)是重復(fù)持性穩(wěn)定,熱循環(huán)反復(fù)動作50萬次,其動作持性幾乎沒有任何變化。R相變的另一重要持征是溫度滯后很小,只有1—2K,50TiNi合金中R相的特點(diǎn)母相與R相之間也是晶體學(xué)可逆的。50熱彈性馬氏體相變晶體學(xué)可逆性51熱彈性馬氏體相變晶體學(xué)可逆性513類β相合金β1DO3型,β2
B2型,L12型523類β相合金β1DO3型,β2B2型馬氏體相的周期堆垛結(jié)構(gòu)β合金的馬氏體相變可以這樣來考慮,相變中的晶格轉(zhuǎn)變是通過(110)面自身的變形和沿著(110)面的方向產(chǎn)生切變來完成的β2合金生成的馬氏體晶體結(jié)構(gòu)有A、B、C3種密集原子面β1合金生成的馬氏體晶體結(jié)構(gòu)有A、B、C、A′、B′、C′6種密集原子面密集原子面都按不同的順序很有規(guī)律地堆垛起來,構(gòu)成了周期堆垛結(jié)構(gòu)53馬氏體相的周期堆垛結(jié)構(gòu)β合金的馬氏體相變可以這樣來考慮,相變β2合金生成的3種密集原子面由β2母相生成的A,B,C3個密集面堆垛而成的馬氏體結(jié)構(gòu)為3R和9R54β2合金生成的3種密集原子面由β2母相生成的A,B,C3個β1合金生成的6種密集原子面由β1母相生成的6個密集面堆垛而成的馬氏體結(jié)構(gòu)為6R和18R55β1合金生成的6種密集原子面由β1母相生成的6個密集面堆垛而各種長周期堆垛的馬氏體基面與母相的{110}面相對應(yīng),母相和馬氏體相的晶格對應(yīng)為H:指六方對稱(HexagonalSymmetry)R:菱面對稱(RhombohedralSymmetry)3R為立方晶系其余為斜方晶系56各種長周期堆垛的馬氏體基面與母相的{110}面相對應(yīng),母相和B2結(jié)構(gòu)的β1相轉(zhuǎn)變?yōu)?R,9R,2H結(jié)構(gòu)示意圖57B2結(jié)構(gòu)的β1相轉(zhuǎn)變?yōu)?R,9R,2H結(jié)構(gòu)示意圖57晶格對應(yīng)關(guān)系DO3母相的β2相轉(zhuǎn)變?yōu)?8R結(jié)構(gòu)示意圖58晶格對應(yīng)關(guān)系DO3母相的β2相轉(zhuǎn)變?yōu)?8R結(jié)構(gòu)示意圖585959兩類熱彈性馬氏體相變60兩類熱彈性馬氏體相變60616162626363646465656666TiNi形狀記憶合金的制備
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TiNi合金的熔煉成分的控制,Ni含量變化0.1%,相變溫度Ms變化10K,Af變化10-20K雜質(zhì)C、N、O的控制:TiC、Ti4Ni2O改變合金的相變溫度及合金的性能熔煉方法有:電子束、電弧、等離子體、高頻熔煉67TiNi形狀記憶合金的制備
—TiNi合金的熔煉成分的控制TiNi合金熔煉方法比較68TiNi合金熔煉方法比較68TiNi形狀記憶合金的制備
—TiNi合金的加工
熱加工拉伸曲線:溫度、拉伸強(qiáng)度、延伸率加工溫度:700—850℃,保溫一段時間溶解非平衡相冷加工:難材料的拉伸強(qiáng)度和屈服應(yīng)力都與溫度密切相關(guān)加工中迅速造成加工硬化,隨著加工率的增加,合金的延伸率急劇下降,屈服強(qiáng)度明顯上升措施:冷加工過程反復(fù)多次退火切削加工:非常困難,用超硬合金69TiNi形狀記憶合金的制備
—TiNi合金的加工
熱加工6TiNi合金的溫度-應(yīng)力-應(yīng)變曲線Ti-50at%Ni70TiNi合金的溫度-應(yīng)力-應(yīng)變曲線Ti-50at%Ni70TiNi形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理
單程記憶效應(yīng)的記憶處理:3種方法中溫處理:400℃—500℃,保溫幾分鐘到幾小時低溫處理:800高溫退火,室溫加工成形,200—300℃溫度下保溫?cái)?shù)分鐘至數(shù)十分鐘時效處理:Ni含量在50.5at%以上的合金,800—1000℃均勻化,急冷,400℃左右保溫?cái)?shù)小時71TiNi形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理
單程記憶效應(yīng)的記TiNi形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理
雙程記憶效應(yīng)的記憶處理:使合金試樣反復(fù)多次地在升溫和降溫中可逆地發(fā)生形狀變化,加熱升溫時變成高溫時的形狀,冷卻降溫時,變成低溫時的形狀。強(qiáng)制變形:就是對低溫馬氏體狀態(tài)下的合金進(jìn)行一定限度的、10%以上的變形約束加熱:使處于馬氏體狀態(tài)下的合金變形,并將變了形的形狀約束固定下來,然后將合金加熱到高于Af溫度50K以上訓(xùn)練:將合金元件變形到估計(jì)能回復(fù)的程度,然后將合金元件加熱,使它回復(fù)原來形狀,反復(fù)多次地重復(fù)上述變形、加熱,即可得到雙程形狀記憶效應(yīng)72TiNi形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理
雙程記憶效應(yīng)的記銅基形狀記憶合金的制備
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銅基合金的熔煉熔煉爐的選擇:電磁感應(yīng)爐原料和熔劑的選擇:Zn蒸汽壓大,Al燃燒熱大CuZn、CuAl母合金、高純Zn、Al硼砂、氯化鈉、氯化鉀組成熔劑相變點(diǎn)的控制:合金成分的調(diào)整Al:3—6.5%,變動0.1%,變動15—20℃Zn:變動0.1%,變動5—7℃熔煉條件:熔煉溫度、燒損量的補(bǔ)充,坩堝73銅基形狀記憶合金的制備
—銅基合金的熔煉熔煉爐的選擇:電磁銅基形狀記憶合金的制備
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銅基合金的加工CuZnAl合金的熱加工性能十分優(yōu)良,在α+β兩相共存狀態(tài)下具有超塑性,用熱鍛方法可以容易地加工出形狀復(fù)雜的元件CuZnAl合金的冷加工性能與合金的組織緊密相關(guān):β、γ、α+β,例子CuZnAl合金的切削加工性能也十分良好,不論是β單相組織,還是α+β兩相組織,都不存在任何問題74銅基形狀記憶合金的制備
—銅基合金的加工CuZnAl合金7575銅基形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理單程形狀記憶處理:β化處理:將合金元件加熱到β相區(qū)并保溫一段時間使合金組織全部變成β相,在β相狀態(tài)下固定合金元件的形狀淬火處理:控制冷卻速度,防止α相的析出直接淬火:將β化處理后的合金元件直接淬入室溫水中或冰水中,穩(wěn)定化處理分級淬火:把β化處理后的合金元件先在150℃左右約油中淬火,停留—定的時間,然后再淬入室溫水中76銅基形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理單程形狀記憶處理:7銅基形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理雙程形狀記憶處理:主要采用訓(xùn)練法77銅基形狀記憶合金的制備
—形狀記憶處理雙程形狀記憶處理:主形狀記憶合金的應(yīng)用概述:1960年CdAgAu溫度開關(guān)1970年宇宙飛船天線80年代~90年代,日本每年1000項(xiàng)專利驅(qū)動能力:600MPa形狀記憶合金應(yīng)用目前的研究熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域78形狀記憶合金的應(yīng)用概述:78形狀記憶合金應(yīng)用目前的研究熱點(diǎn)形狀記憶合金發(fā)動機(jī)曲軸偏心式熱機(jī)皮帶輪式熱機(jī)斜板式熱機(jī)形狀記憶合金機(jī)器人形狀記憶合金人工心臟79形狀記憶合金應(yīng)用目前的研究熱點(diǎn)形狀記憶合金發(fā)動機(jī)795個自由度的微型機(jī)械手805個自由度的微型機(jī)械手80形狀記憶合金人工心臟81形狀記憶合金人工心臟81曲軸偏心式熱機(jī)82曲軸偏心式熱機(jī)82皮帶輪式熱機(jī)83皮帶輪式熱機(jī)83斜板式熱機(jī)84斜板式熱機(jī)848585形狀記憶合金的驅(qū)動能力記憶合金馬達(dá)螞蟻人86形狀記憶合金的驅(qū)動能力記憶合金形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)中的應(yīng)用管接頭緊固銷釘汽車排熱裝置機(jī)車分流閥火災(zāi)報(bào)警器:溫度敏感開關(guān)自動干燥箱其他:對流式微波爐調(diào)節(jié)風(fēng)門、空調(diào)視風(fēng)向自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、過電流保護(hù)器等等87形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)中的應(yīng)用87形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)學(xué)
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