12形状记忆合金liufm.ppt

Fe在910℃以下为体心立方晶格结构的α-Fe，910℃以上为面心立方晶格结构的γ-Fe。 碳溶解到α-Fe中形成的固溶体为铁素体(F)；碳溶解到γ-Fe中形成的固溶体为奥氏体(A)；如果奥氏体以较大的冷却速度过冷，奥氏体中的碳原子没有扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的固溶体，称为马氏体(M)。 由于含碳量过饱和，马氏体的强度和硬度高、塑性低，脆性大。 马氏体相变 最早把钢中由奥氏体（母相）转变为马氏体的 相变称为马氏体相变。 材料组织的广泛基本特征属 马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。 马氏体逆相变 马氏体相变具有可逆性，由马氏体向母相的相 转变过程，称为马氏体逆相变。 马氏体相变 2) 结晶学特征：马氏体是沿母相的惯习面生长并与母相保持一定的取向关系，形成共格晶界 3) 相变时不发生扩散，原子只做有规则的重排而不进行扩散。 4) 马氏体转变速度很快，有时速度高达声速。 为使A(母相)-M(马氏体相)相变产生，M相的化学自由能必须低于A相。 相变需要驱动力，不过冷到适当低于T0(A相和M相化学自由能达到平衡)的温度，相变不能进行， 逆相变也需驱动力，必须过热到适当高于T0的温度，相变才能进行。 马氏体与母相平衡的热力学条件 低于Ms温度下，马氏体形成以后，界面上的弹性变形随着马氏体的长大而增加； 当表面能、弹性变形能及共格界面能等能量消耗的增加与相变化学自由能的减少相等时，马氏体和母相间达到热弹性平衡状态，马氏体停止长大。 有序点阵结构的母相与马氏体相变的孪生结构具 有共格性，在母相——马氏体——母相的转变循环中， 母相完全可以恢复原状，这就是单程记忆效应的原因。 马氏体相变产生—结构相同、位向不同的马氏体变体由于相邻变体可协调生成，微观上相变应变相互抵消无宏观变形 需要重点理解 形状记忆效应与超弹性出现条件图表明: 从Ms以下温度,对合金施加应力，只产生形状记忆效应，不出现超弹性。 在Af以上温度，对合金施加应力，只出现伪弹性。 如果合金发生塑性变形的临界应力较低[如图中（B）线]，合金不出现超弹性。 如果合金发生塑性变形的临界应力较高[如图中（A）线]，则合金中施加的应力未达到其变形临界应力就会出现超弹性。 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-Ni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。 连接件和紧固件 Af点低于室温的合金用来制造紧固铆钉，尾部形状记忆处理成开口形状； 进行紧固操作前，把紧固铆钉浸泡在干冰或液态空气中进行充分冷却，然后把尾部拉直； 插入被紧固孔； 温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。 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。 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，叶片受灯泡热度的作用而逐渐张开，让灯泡显露出来进行照明。 （a）消化道内支架 （b）血管内支架 （c）胆道内支架 腔内支架临床应用实例 形状记忆合金（a）能撑起自重100倍以上的重量，马达（b）的驱动力可达自重的50倍， 而蚂蚁（c）和人（d）则分别是20倍和2倍。 温度调节装置 形状记忆合金在生活中的应用 SMA热驱动器基本工作原理就是一个在特定温度或特定温度范围内的“开-关”运动。SMA弹簧跟可调偏压弹簧相对，二者均直接接触冷热水混合流。水温太高时SMA弹簧向右推动活塞，限制热水流，降低混合水的水温。水温太低时发生相反的运动。送出的水温用改变偏压弹簧缩量的温度控制旋钮调节。 形状记忆路灯 形状记忆合金的应用实例 1-2 形状记忆合金 * 1-2 形状记忆合金 知识点： 名词解释： 1.形状记忆合金 2.热弹性马氏体相变 3.弹性形变 4.范性形变 5.马氏体的超弹性形变 问答题： 1．形状记忆合金为什么具有形状记忆的 功能？ 2．分析说明温度变化对高纯的Cu，Si及 (Cu-Al-Ti-Ni)形状记忆合金电阻率 （ρ）的影响？ 3.马氏相变的几个特征？ 4.形状记忆合金的三种形式？ 该弹簧是用CuZnAl记忆合金丝绕制成的，利用了形状记忆