形状记忆合金.pptVIP

马氏体的形变和加热后的形状记忆*形状恢复完全可逆需具备以下条件：马氏体相变是热弹性的；母相和马氏体呈现有序的点阵结构；马氏体点阵的不变切变为孪生，亚结构为孪晶或层错；马氏体相变在晶体学上是可逆的。*相变伪弹性和超弹性*超弹性(superelasticity)变形对母相状态的样品在Af温度以上施加外力，随外力增加，样品首先发生遵循虎克(Hook)定律的弹性变形。应力超过弹性极限后，随应力的缓慢增加，样品的应变显著增加，在一定的应变范围内卸载，应变会完全消失，如同弹性变形，但其应变量远远超出通常意义上的弹性变形，称之为超弹性变形。其实质与弹性变形不同，故又称它为相变伪弹性(pseudoelasticity，PE)变形。伪弹性仅与应力诱发相变和热弹性相变有关。AB段：母相的弹性变形；BC段：B点为应力诱发马氏体的最小应力，C点相变结束；母相向马氏体的转变使应变增加，其斜率远小于AB段，说明相变容易进行，CD段：相变结束后，应力作用下马氏体发生弹性变形。*伪弹性应力应变示意图在D点之前应力被取消，例如在点C’，应变通过几步可恢复：C’F段：马氏体的弹性恢复；FG段：马氏体向母相转变后引起的应变恢复，F点是卸载中马氏体能存在的最大应力，在该点开始发生马氏体向母相的逆相变，随后马氏体量不断减少直到母相完全恢复(G点)，GH段：母相的弹性恢复。*单程记忆效应将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却，使之发生马氏体相变，然后对马氏体进行任意变形；当温度升至Af点，马氏体完全消失，材料恢复母相形状，重新冷却时不能恢复低温相时的形状。双程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象称为双程记忆效应，又称可逆记忆效应。全程形状记忆效应加热时恢复高温形状，冷却时变为形状相同而取向相反的高温相的现象。**没放入热水前放入热水后冷却至室温后再次放入热水后双程CuZnAl记忆合金花的动作变化情况形状记忆合金的分类*合金成分呈现形状记忆效应的合金，其基本合金系就有10种以上，如果把相互组合的合金或者添加适当元素的合金都算在内，则有100种以上。得到实际应用的只有Ti基合金、Cu基合金以及Fe基合金。其余合金则因为有些化学成分不是常用元素而导致价格昂贵，或者有些只能在单晶状态下使用，不适于工业生产。*TiNi合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆性能最好的合金材料。TiNi合金强度高、塑性大、耐蚀性好、稳定性好，具有优异的生物相容性，在医学上的应用是其它形状记忆合金不能替代的形状记忆合金的经济性是一个重要因素。Cu基合金的记忆性能、耐蚀性能、力学性能等都比TiNi合金差，但价格仅为TiNi合金的l/10，在性能要求不高、反复使用次数少，特别是要降低成本的情况下使用；Fe基合金价格低，加工性能好，力学强度高，在应用方面具有明显的竞争优势，但其形状记忆效应不是很好。*形状记忆合金的应用**形状记忆合金在航空航天中的应用宇宙飞船登月之后，为了将月球上收集到的各种信息发回地球，必须在月球上架设直径为好几米的半月面天线。要把这个庞然大物直接放入宇宙飞船的船舱中几乎是不可能。但利用形状记忆合金则能使其成为可能。先用镍钛合金在高温下制成半球形的月面天线（这种合金非常强硬，刚度很好），再让天线冷却到28℃以下。这时，合金内部发生了结晶构造转变，变得非常柔软，所以很容易把天线折叠成小球似的一团，放进宇宙飞船的船舱里。到达月球后，宇航员把变软的天线放在月面上，借助于阳光照射或其他热源的加热使环境温度超过奥氏体相变温度，这时天线犹如一把折叠伞那样自动张开，成为原先定形的抛物状天线，迅速投入正常的工作。月面天线连接件和紧固件形状记忆合金管接头用相变点约-150℃的TiNiFe合金制备。合金内径加工成比被接管径约小4-5％，把管接头浸泡在液态空气中，在低温状态下使内径扩大约7-8%，扩径后管接头用保温材料保持低温，被接管从管接头两侧插入，去掉保温材料，管接头温度上升到室温，内径恢复到扩径前状态，牢牢箍紧被接管。*形状记忆管接头形状记忆合金管接头具有高度的可靠性，不需熔焊的高温高热，不会损害周围材料，在低温下易拆卸，便于检修检查。这种管接头在F-14战斗机上使用了10万个以上，从未出现过漏油等事故。这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。150mm大口径管接头在海底输油管道及其修补工程上得到应用。*F14战斗机战略核潜艇形状记忆路灯法国巴黎用形状记忆合金制造城市照明灯，有两瓣随着灯的亮、灭而逐渐张开或合上的叶片。白天，路灯熄灭，叶片合上；傍晚之后，