第三节 形状记忆陶瓷 第四节 形状记忆高分子ppt课件

.,1,第三节形状记忆陶瓷,一氧化锆陶瓷的基本结构与相变ZrO2有三种晶型：按温度由高到低：立方晶系、四方晶系(t相)、单斜晶系(m相)相变过程：271523701170液体ZrO2立方ZrO2四方(t相)ZrO2单斜(m相)ZrO2可逆马氏体相变：t相m相(相变温度为1170)应力可诱发马氏体相变：t相m相但马氏体相变：t相m相，伴随有约5的体积变化，由于体积效应太大，试样很易开裂在ZrO2中加入CaO、MgO、Y2O3、CeO2等稳定剂，可将立方相和四方相保持到低温完全稳定化的ZrO2陶瓷(FullyStabilizedZirconia，简称FSZ)：立方相在冷却过程不发生相变，稳定保留到低温.,.,2,部分稳定化的ZrO2陶瓷(PartiallyStabilizedZirconia，简称PSZ)：由立方相和四方相组成.其中立方相不发生相变，稳定保留到低温.四方ZrO2多晶体(TetragonalZirconiaPolycrystals，简称TZP)：在室温下全部为四方相.部分稳定化的ZrO2陶瓷和四方ZrO2多晶体陶瓷中的四方相，在冷却时或应力作用下可转变为单斜相，即能够发生马氏体相变，得到形状记忆效应.值得一提:ZrO2陶瓷的相变增韧也是利用PSZ和TZP中发生的应力诱发马氏体相变在外力作用下，PSZ和TZP中的t相在应力诱发下转变为m相，相变过程消耗了部分外加的能量，减缓了裂纹的扩展，从而增加陶瓷韧性二氧化锆陶瓷的形状记忆效应在PSZ和TZP中都可能获得形状记忆效应ZrO2中添加w(CeO2)12，得到在常温下具有稳定的多晶四方晶结构(t相)冷却：TMs，马氏体相变：t相m相；TAs：逆转变：m相t相.TMs：应力可诱发马氏体相变但马氏体相变是非热弹性的可逆马氏体相变，它的形状记忆效应机制与铁基记忆合金FeMnSi基本相同,.,3,右图：在Ms（3l）应力诱发马氏体相变：第一步：在室温下施加应力，试样先发生弹性变形，接着在近乎恒定的应力下发生流变第二步：卸载，卸载后弹性变形消失而塑性变形被保留下来第三步：加热到Af以上，试样从60开始逆转变，到200逆转变结束，随逆转变的完成，变形也随之消失通过这三步实现形状记忆,.,4,与形状记忆合金相比，陶瓷形状记忆效应有如下差别：相变热滞较大形状记忆变形量较小每次记忆循环中都有较大的不可恢复变形随循环次数增加，累积变形增加，最终导致裂纹产生没有双程记忆效应,.,5,第四节形状记忆高分子形状记忆高分子(shapememorypolymer，简称SMP)的记忆机理：不是基于马氏体相变基于高分子材料中分子链的取向与分布的变化过程分子链的取向与分布可受光、电、热或化学物质等作用的控制，SMP可以是光敏、热敏、电敏等不同类型一热敏型形状记忆高分子的形状记忆原理记忆功能：由特殊的内部结构所决定形状记忆高分子的组成：固定相可逆相可逆相：是随温度变化能够发生可逆转变的相这些相在结晶态与结晶熔融态间，或在玻璃态与橡胶态间进行可逆转变固定相：是聚合物交联结构或部分结晶结构等，它在工作温度范围内保持稳定固定相具有较高的玻璃化温度或熔点,可逆相具有较低的玻璃化温度和熔点.按固定相的不同，形状记忆高分子可分：热塑性SMP和热固性SMP,.,6,下图：热塑性SMP的形状记忆原理过程如下：(1)热成型加工：将颗粒状树脂加热融化，使固定相和软化相都处于软化状态，然后成型并冷却，固定相硬化，可逆相结晶.如图4-23(1)、(2)、(3)所示.(2)变形：加热至可逆相结晶熔化、固定相仍保持硬化的温度，施加外力使可逆相的分子链被拉长，材料变为B形状.如图4-23(4)、(5)所示.(3)冻结变形：在外力作用下,保持B形状的同时进行冷却，可逆相结晶硬化，卸载后仍保持分子链被拉长的B形状如图4-23(6)所示.(4)形状恢复：再加热到可逆相结晶熔化温度，由于固定相的作用，可逆相的分子链回复到变形前的形状(4)冷却到可逆相结晶硬化的温度以下，材料回复到原形A形状(3)如图4-23(7)、(8)所示.,B形状,A形状,.,7,由上述过程可知：SMP在形状记忆过程中的结构变化与SMA不同；SMP没有双程记忆效应二形状记忆高分子的主要品种及其特性(一)聚降冰片烯该聚合物的相对分子质量：300万以上，属热塑性树脂制备：压延、挤出、注射、真空成型等加工成型，但因相对分子质量太高，加工较困难可逆相软化温度室温，室温下为硬质，材料强度较高，具