南开大学奇妙的材料世界 2008-第十讲-记忆合金.pptVIP

作业 1、什么叫折射率、色散？折射率与介电常数和磁导率的关系说明什么？ 折射率：光在真空中传播速度与在材料中传播速度之比，称之为折率。 色散：折射率还随入射光的频率的减小（或波长的增加）而减小，这种性质称为折射率的色散。 折射率与介电常数和磁导率的关系说明电子极化减小光的速度；磁矩影响。 2、什么叫做粒子数反转、实现粒子数反转的条件是什么？ 粒子数反转：高能级上的电子数多于低能级的电子数。 实现的条件： ???????(1) 外界提供能量，将低能级的电子激发到高能级上； ?????? (2)材料的高能级有相对的稳定性，即存在亚稳态能级。 第九章 形状记忆材料 属于具有特殊结构的功能材料 非晶态合金 纳米材料 形状记忆材料 储氢材料 发展简史 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应. 没有引起重视。 1951年美国的T.A.Read等偶然发现了金-镉（Au-Cd）合金具有形状记忆特性，未引起重视。1953年他们又在铟-铊（In-Tl）合金发现这类效应。 直到1963年美国海军装备实验室的科学家发现镍-钛合金具有形状记忆效应后，才奠定了记忆合金的重要地位。当时，正研制一种高强度的耐腐蚀合金：含镍55%、含钛45%，在试验时，将这种合金绕成一个螺旋形线圈，并加热到150℃，冷却后又把线圈完全拉直。后来，偶然把拉直的合金丝再次加热时，出现一个奇迹：在温度升高到95℃时，拉直的镍钛合金丝竟自动卷曲成原来的螺旋线圈形状。 在这种反复的实验中，合金每次都表现了“记忆能力”。 1975年至1980年左右，对形状记忆台金的形状记忆效应机制、以及和形状记忆效应密切相关的相变伪弹性效应．或叫超弹性、拟弹性机制开展了世界规模的研究。 1977年发现云母玻璃陶瓷具有形状记忆效应 80年代法国煤化学公司开发出形状记忆聚合物。 9.1 形状记忆材料的应用 人造卫星的天线 1969年7月20日，“阿波罗”11号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。 登月舱的天线等 9.2 形状记忆材料的基础 1、记忆材料的定义： 形状记忆效应是指材料能够“记忆”其原始形状的现象，即指具有一定起始形状，经形变并固定成另一种新的形状，通过热、光、电物理作用或化学作用又恢复为初始形状的现象，具有这种现象的材料称为形状记忆材料。 合金材料、高分子材料和陶瓷材料。 金属合金材料： 形状记忆效应与马氏体相变有关； 陶瓷材料： 形状记忆效应与马氏体相变，黏弹性或电偶极矩有序转变有关。 高分子材料： 形状记忆效应与玻璃态转换或其他物理条件激发有关。 2、形状记忆效应的类型 单程形状记忆效应：就是材料在高温下制成某种形状，在低温相时将其任意变形，再加热时恢复为高温相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。 双程形状记忆效应：若加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，即可反复恢复高低温相形状。 3、马氏体相变 相：材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分 叫做相。 相变：相成份或结构的变化。 相的化学成份不变、无原子扩散的相变称为马氏体相变，其相变产物均称为以马氏体。 以电阻法(也可由其他物理测试方法)可测得材料进行马氏体相变及其逆相变时的相变临界温度，如图下所示。 马氏体相变的基本概念: 从低温到高温会发生相变：固相1-固相2 高温相：母相（P）----电阻大 低温相：马氏体相（M）---电阻小 马氏体正相变：P变为M 逆相变：M变为P 马氏体相变的基本特征 (1) 无扩散、切变型相变 马氏体具有与母相不同类型的晶体结构，但相变过程中原子的迁动不超过一个原子间距 相变前后晶格结构不同，但成份相同。 (2)表面浮凸和形状改变 (3) 惯习面及其不应变性 马氏体是在母相的一定晶面上形成的，这一晶面就是惯习面，它是马氏体与母体的界面。 马氏体相变发生观宏切应变并引起形状改变时，惯习面不发生宏观(10-2mm范围)可测的应变，也不发生转动 。 惯习面AB在相变前后不发生应变和转动 (4)马氏体与母相之间固定位向的关系 由于马氏体相变时新相在惯习面上形成，新、旧相间的界面为共格界面，而且原子是以切变方式规则地发生位移来完成相变，界面的共格性不会遭到破坏(切变共格相界)。因此马氏体与母相始终保持着—定的位向关系。 (5) 马氏体内具有亚结构 马氏体内部往往有亚结构，如高密度位错或细微孪晶。 它是相变时这种局部(不均匀)切应变的产物。 马氏体相变是一种均匀的宏观应变，在微观体积范围内，有的区域经过切应变，有的区域并未发生切