功能材料导论期末考点.doc

XXX马氏体相变的特点？1马氏体相变是无扩散型相变，相变结构变化是由所有原子协作运动完成。2马氏体相晶格结构与母相不同，但两者化学成分相同。3马氏体相变速度一般较大，但因合金的种类与发生相变的温度条件而异。4马氏体相变所产生的晶格结构与母相有一定的位相关系，称马氏体相变位相关系。5马氏体相变所产生的晶体一般是沿母相的特定晶面成长为板条状或片状氏体，这个特定晶面称为惯习面6马氏体相变时晶格的变化7非热激活性8热滞后9应力诱发马氏体相变10相变驱动力XXX控制相析出和长大的方法：1、通过控制固溶温度控制相的长大速度，因为固溶温度时决定颗粒度大小的重要因素，一般在950.2、实效温度控制相的析出，随时效温度的升高，相的系初速度和数量增加，达到650时，析出强化效果最明显XXXNi36CrTiAl的强化机制及各元素作用时效强化（弥散强化）1、Ni是扩大Fe的r相区元素，稳定奥氏体组织,使合金具有良好的塑性和低温韧性，是合金时效后得到弥散强化。2、Cr的加入（W%11.5%）可提高合金的电极电位，增强耐蚀性。3、Ti、Al是合金的重要强化元素。4、合金中C的含量应尽量低，因为C和Ti生成TiC可降低C的强化效果，C与Cr生成Cr23C6会造成晶间腐蚀，是合金耐蚀性下降。XXXNi42CrTiAl的强化机制及各元素作用：1）Ni与合金中的Fe、Cr等元素形成奥氏体固溶体，奥氏体固溶体中的Ni含量影响着合金的恒弹特性，Ni含量与合金的原始成分和时效后析出的-Ni（TiAl）相的数量有关。2)Cr使弹性模量温度系数BE正值降低，Cr的加入使合金的Tc降低，提高合金的耐蚀性（Cr不参与形成金属间化合物，也不改变析出相的结构，主要存在于固溶体中）。3）Ti、Al是合金的主要强化元素。XXX FeNi36应用最广泛的低膨胀合金XXX FeNi36低膨胀合金为了获得稳定的膨胀系数应采取哪些措施？严控Ni含量。高磁矩，低局里温度。冷加工和固溶处理。XXX发生马氏体相变对膨胀合金有何影响？如何降低马氏体转变点？合金体积发生变化，膨胀系数变大；调整合金元素含量：Ni增大，T降低，Co增大，T升高，Al，Si增大，T降低XXX用Fe-Ni二元实际应用相图，说明FeNi36因瓦合金的成分及组织转变？从图看出, （Ni）35%时，Fe-Ni合金在-100以上便发生/相变，或称马氏体转变，而FeNi36合金恰处于相区边缘，在通常冷却速度下，冷至-296时仍可能是单一的固溶体。XXX应变电阻材料有哪些要求：具有高的、稳定的电阻率；在拉伸或压缩时K值相同或相差很小，线膨胀系数等于或略高于被测件的线膨胀系数，不氧化；有良好的机械性能，强度高，蠕变小易加工焊接，XXX热敏电阻的主要性能和用途：电阻率较小、电阻温度系数较TCR大、电阻-温度曲线线性好、电性能的时间稳定性好、抗氧化，耐腐蚀，加工性好。限流材料，感温材料。XXX电热材料主要有哪几类：金属类（纯金属、Ni基合金、Fe基合金、Cu-Ni合金）非金属（碳化硅、二硅化钼、石墨）XXX使用电热材料注意事项：要求具有良好的抗氧化性，足够的强度，电阻率高，电阻温度系数低，热加工性好，在加热状态时对氧媒介质具有长期的稳定性，价格低XXX热电偶的热电效应：两种不同的导体或半导体组成闭合回路，若两端节点处保持不通的温度，在回路中有电流通过，回路中出现的电流热电流XXX超导现象：在一定温度下，某些导电材料的电阻消失，这种零电阻现象/超导体：具有超导电性的材料XXX超导现象的物理本质：MaTC=常数，M为同位素质量，a是物质常数，a1/2，TC依赖M的现象称为超导体同位素效应。M时，晶格不可能振动，TC0，没有超导电性，同位素效应告诉我们，超导电性起源于电子-晶格振动的相互作用，TC,HC不受加工的热处理影响XXX什么是双金属片？分别由哪两种膨胀和金构成，简述其工作原理热双金属片：是由两层或两层以上具有不同热膨胀系数的金属材料沿层间接触面牢固的结合在一起的片状复合材料/组成：高膨胀系数的叫主动层，反之被动层。/工作原理：热双金属片室温时为平直的，加热时，它将变成(a)的形状。这是由于两层具有不同的膨涨系数，主动层受热伸长较大，被动层伸长较小。由于两层牢固的结合在一起，因此加热时向被动层弯曲。冷却相反。XXX热双金属的主要特性参数？1）热敏感性：表示热双金属片由于温度变化而发生弯曲的程度、2）电阻率：表示热双金属片抵抗电流通过时的特性参数、3）弹性模量E：表征热双机械性能的重要参数、4）线性温度范围：热双弯曲位移量与温度程线性关系的温度范围、5）许用温度范围XXX热双金属分类？1、普通型2、高敏感型3、特定电阻率型4、高温型5、耐蚀型XXX热膨胀：由于温度低改变而导致材料的体积长度的变化的想象成热膨胀XXX平均膨胀系数：在一定温度范围内温度变化时样品长度的相对伸长XXX热膨胀本质：由于温度升高，金属点阵中的院子或离子在点阵节点上的热振动加剧，振幅增大，同事由于势能曲线的非对称性，是源自振动中心发生位移，而且随温度低升高势能的增加，这个位移逐渐增大，从而使原子间的平衡距离r增大，这就导致了，对于金属熔点越高，热膨胀系数越小XXX合金的热膨胀系数主要取决于：组成相的性质及相对量、合金的组织状态对膨胀系数影响不大XXX正反常：膨胀系数在居里点附近增大/负反常：明显减小。XXX定膨胀合金的弯曲点指的是什么温度？对定膨胀和金有何影响？答：弯曲点指的是膨胀系数明显上升的温度，与合金的居里温度Tc有关/影响：膨胀和金在居里点附近膨胀系数不稳定，从而造成与封接材料之间膨胀系数差异过大，加热时产生较大内应力，导致期间“炸裂”而漏气，从而不满足其性能要求。XXX膨胀合金可分为几类？膨胀系数C值为多少？低膨胀合金：C（20-200）1.810-6/定膨胀合金：C（20-200）=（4.35.3）10-6/高膨胀合金：C（20-200）1210-6/XXX形状记忆合金：具有形状记忆效应的合金（SMA）XXX形状记忆效应：某些具有热弹性马氏体相变的合金材料，处于马氏体状态时，进行一定限度的变形或变形诱发马氏体后，在随后的加热过程中，当超过马氏体相消失的温度时，变形材料就能恢复到变形前的形状和体积，这种现象称为形状记忆效应（SME）XXX形状记忆合金的记忆效应的机制?l 热弹性马氏体的相变，过冷度小，切变量小，孪晶变形有低的应变能。每个马氏体片群中的各个变体的位相不同，它们有各自不同的应变方向，在一个马氏体形成时，通过自适现象，没有宏观上的形状变化，最后形成马氏体24个变体。l 当温度低于Tmf时，在应力作用下马氏体变体择优取向产生变形，形成马氏体单晶。l 应力卸载后无形状改变，形成单晶马氏体。l 当加热时马氏体发生逆相变，恢复原始形状形成最初的1个母相晶粒，从而实现形状记忆效应。XXX形状记合金(SEM）具备的条件/1）M相时热弹性的、2）母相和马氏体是有序结构、3)母相与马氏体的转变在晶体学上时可逆的XXX双程形状记忆效应的训练方法?1)使形状记忆合金经受形状记忆效应循环。讲待训练原件冷却到TMf以下，使其变形，产生择优取向的马氏体，然后加热到TAf以上，重复此过程20次，记忆位移趋于稳定、2）使形状记忆合金元件在高于TAf以上产生应变，保持应变并冷却至TMf以下，逐步卸载并加热到TAf以上，重复此过程。XXX超弹性记忆效应（PME）？：合金在母相（P）状态下施加外力时，应力诱发了马氏体相变，当应力继续增加时，马氏体相应也继续进行，卸载外力时，随即发生逆转变，应变完全消失，回到母相状态，这种现象称XXXPME与SME本质是相同的，不同的是PME是合金在母相态形变时出现XXX形状记忆合金由于在低于Tms点下发生热弹性马氏体相变的自协调和马氏体中形成的孪晶面、变体晶面、相界面，能有效地衰减振动冲击等外来的机械能，而具有很好的阻尼特性。超弹性：远远超出弹性极限的变形仍能恢复的现象。恒弹性：是指在一定温度范围内，材料的弹性模量随温度变化很小或不变。恒弹性合金的特点：具有小的或恒定的弹性模量温度系数E或频率温度系数f，高的E，b，c，高机械品质因数Q值，时间稳定性好。XXX弹性不完整性表现形式？正反弹性后效、弹性滞后、应力松弛、模量亏损及内耗1滞弹性？对于实际弹性体，即使弹性变形范围内，应力与应变之间也还是一种非线性关系，变形不是完整弹性的，这种现象称为滞弹性1内耗？金属材料在振动过程中，即使与外界完全隔绝，其震动机械能也会由于弹性的不完整性而转变成热能，是震动过程逐渐停止，从而导致能量的损耗滞弹性内耗、阻尼共振型内耗、静滞后内耗。1伪弹性（超弹性）？形状记忆合金处在高于Af点，低于Ms点母相（P）稳定温度区内，在外力作用下呈现出超乎寻常非线性的弹性应变，是普通金属材料弹性应变的几十上百倍，称为XXX高弹性合金的特点及分类：高弹性合金具有高的弹性模量（E=181.3-215.6GPa）高弹性极限（C=1180MPa）高强度（b=1176-2450MPa）高硬度（HRC=30-60），耐蚀耐高温，无磁，高的疲劳强度，小的弹性后效及良好的加工性及焊接性等。按化学成分可分为Fe基，Co基，Cu基，Ni基，Ti基。XXX减振合金的分类及阻尼机制，各类减振合金的特点：减振合金可分为复合型和合金型。复合型又分为束缚型和非束缚型。合金型又分为复相型，铁磁型，孪晶型，位错型。阻尼机制：束缚型：钢板做弯曲振动时，中间层滞弹性物质剪切变形而吸收振动功能。非束缚型：滞弹性物质伸缩变形吸收振动能。复相型：是由两相或两相以上的复相组织构成，第二相与基体界面上发生塑形流动或第二相产生塑形变形而消耗能量。铁磁型：伴随着由变形而引起的磁畴壁不可逆移动而产生的磁-机械滞后作用造成能量损耗。孪晶型：与马氏体中的孪晶界或母相与马氏体相界移动有关的能量损失。位错型：晶体中的滑移位错与杂质原子相互作用导致的机械静滞后造成的能量损耗。各类减振合金特点：复合型减振合金：复合型减振合金的阻尼能力与频率有关，复合型减振合金的使用范围受高分子滞弹性物质的控制所以使用温度不高。铁磁型减振合金：铁磁型减振合金的阻尼效果与应变振幅有着强烈的依赖关系，铁磁型高阻尼材料使用温度较高，而且性能稳定性好，易于加工成型，价格便宜，且有好的耐腐蚀性。孪晶型减振合金：阻尼能力与振幅有关，使用温度低，焊接性差，抗蚀性差，减振性能随时间变化较大（能力下降）位错型减振合金：比强度高，比重轻，能承受较大的冲击载荷，对油，苯，碱类的耐蚀性好。XXX金属导电的物理本质及影响：（1）自由电子理论，金属中存在大量的自由电子，没有外电场作用时，电子做无规则热运动，在各个方向的速度为零，不产生电流；有外电场时，电子沿电场反方向净运动，产生电流。（2）能带理论，能带结构不同金属导电本领也不同。影响：温度，合金元素，杂质，组织结构、冷变形、热处理、表面状态。XXX离子导电的物理本质：离子导电的电性材料，其导电本质是通过离子进行电荷交换而完成载流子的输运过程的，电流通过这类导电材料时必然伴随化学变化，有电解物生成。XXX聚合物导电的物理本质：某些特殊结构的材料以及通过掺杂进行复合形成的复合聚合物具有导电性，或者因为聚合过程中常使用催化剂，在高温高压下聚合而成，常含有离子杂质或分解物，因而具有导电性，所以导电聚合物的导电是电子导电和离子导电同时存在，只是程度不同，一般不易判断出支配地位的载流子究竟是离子性质的还是电子性质的，需要专门设备才能有效辨别出来。XXX热弹性马氏体与非热弹性马氏体相变有什么不同？a) 热弹性