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新型材料的热处理

日期:2017-04-29 / 人气:

1.形状记忆合金热处理 
 
到目前为止,发现具有形状记忆效应的合金有20余种,但得到实际应用四只百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蚀性好。疲劳寿命高,适用于人体植入、生物、航天及原子工程。后者价格低廉(仅为前者的1/10),加工性能好,可普遍应用于各工业领域。 
 
近年来,形状记忆合金的应用领域不断扩大。例如,已做成喷气战斗机的液压系统导管;利用低质能源的固体发动机;航天工程上的可折叠宇航天线;医学上用的牙齿整畸弓丝;矫正脊椎骨的哈氏棒;电器工业上的自动触头,保安装置;控制上的热敏元件,温度开关;直至玩具和生活用品。 
 
形状记忆合金的热处理主要是围绕其热弹性马氏体相变而展开的。形状记忆效应的含义是:某些具有热弹性马氏体相变动合金材料,在马氏体状态,进行一定限度的变形或变形诱发马氏体后,则在随后的加热过程中,当温度超过马氏体相消失的温度时,材料能完全恢复到变形前的形状和体积。 
 
马氏体相变最初是在钢中发现的现象,并作为钢的热处理技术基础加以研究;而形状记忆合金的记忆效应则是靠材料中发生热弹性马氏体相变所产生的,它已成为马氏体相变领域中占据首要地位的研究课题,并开辟了马氏体应用研究的新领域。现在研究较多的有Ti-Ni,Au-Cd,Cu-Zn,Ag-Cd,Ni-Al,Co-Ni,Fe-Ni等十数个系列。马氏体相变是一种固态相变,是一种伪切变引起原子短程扩散的相变。通过对形状记忆合金的研究,认为只有在具备马氏体相变是热弹性的及马氏体属于对称性低的点阵结构,而母相晶体为对称性较高的立方点阵结构,并且大都是有序的等条件时才会有记忆效应。 
 
具有形状记忆效应的合金称为记忆合金,其形状记忆效应产生的主要原因是相变。大部分形状记忆合金的相变是具有可逆性的热弹性马氏体相变,而温度和应力是热弹性马氏体相变的两个独立变量,因此,形状记忆合金的热处理是影响其形状记忆效应的关键因素之一。热处理工艺主要有以下几个方面。 
 
1. 淬火热处理 
 
母相(奥氏体)经高温迅速淬火会受到淬火空位和位错的交互作用而强化。温度越高强化也更为显著,淬火冷却速度增如也会强化母相,但过分强化又会影响马氏体转变的进行,从而影响记忆回复转变,一般要根据不同材料而选择不同的淬火介质。 
 
2.热预变形处理 
 
为了强化母相(奥氏体)提高滑够变形的抗力,但同时又不能使马氏体相变发生因难,除了合金元素的作用之外,热预变形也是一种有效的方法,即在高温获得奥氏体相后,再在高于Ms点以上温度进行热预变形,则既可以使母相奥氏体得到强化,同时又不产生马氏体,从而使合金的记忆效应得到明显提高。但热预变形温度过高会产生相反影响,使母相强度下降。在应变过程中产生滑移,从而降低记忆效应。同样,热预变形时应变量过大,会使母相内缺陷增多而降低记忆效应。 

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