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第9章 化学与材料 1 9.3 新型金属材料 2 金属材料有悠久的历史。近年来金 属材料科学发展十分迅速。除传统的金 属材料外，相继出现了诸如超高纯金属、 金属玻璃(非晶态) 、准晶、微晶、低维 合金、形状记忆合金以及纳米晶等一系 列从结构到性能都有特色的新材料，预 计在21世纪它们将获得广泛的应用。 3 9.3.1 锆合金 锆耐蚀性好，热中子吸收截面小， 具有独特的核性能、熔点高，是优秀的 核反应堆结构材料。锆中加入铌、锡等 形成的锆合金，高温高压水蒸汽中也有 良好的耐蚀性能和适中的力学性能，可 用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。 4 9.3.2 形状记忆合金 20世纪60年代初，发现50 ％镍和50 ％ 钛的合金在温度升到40℃以上时，能 “记 住”自己原来的形状。这种现象称为 “形 状记忆效应”。后又发现铜锌铝合金、铜 镍铝合金和铁铂合金等也具有 “形状记忆 效应”。这类合金叫做 “形状记忆合金”。 5 形状记忆合金可记忆它在高温状态 下的形状，它在低温下不管如何变形， 只要温度高于某值，就会立刻恢复到原 来高温状态的形状。原理：这样的合金 具有马氏体相变。 6 7 最早研究成功的形状记忆合金是Ni-Ti 合金，称为镍钛脑，可靠，功能好，但太 贵；Cu-Al-Ni合金价格只有镍钛脑的10%， 但可靠性差；Fe基合金刚性好、强度大、 易加工、价格低，很有前途。 应用于卫星、航空、生物工程、医药、 能源、自动化等方面。 8 人造卫星上庞大的天线可以用记忆 合金制作。发射人造卫星之前，将抛物 面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升 空把人造卫星送到预定轨道后，只需加 温，折叠的卫星天线因具有 “记忆”功 能而自然展开，恢复抛物面形状。 9 形状记忆合金在医疗器械方面有广 泛应用。例如，将形状记忆合金事先连 接在弯曲的脊椎骨上，依靠人的体温使 合金伸直，就可以达到矫正脊椎骨的目 的。而用形状记忆合金来补牙，任蛀洞 七弯八绕，也能镶嵌得十分紧密等。 10 用镍钛形状记忆合金制成管接口，在 使用温度下加工的管接口内径比外管径略 小，安装时在低温下将其机械扩张，套接 完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而 使接口非常紧密。这种管子固定法在F14 型战斗机油压系统的接头及在海底输送管 的接口固接均有很成功的实例。 11