主要的几类记忆合金及性能学习教案

1、会计学1主要的几类记忆合金主要的几类记忆合金(j y h jn)及性能及性能第一页，共13页。2nTi-Ni 相图(xin t)第1页/共13页第二页，共13页。3效应效应(xioyng)出现出现R相变时，相变时，Ti-Ni合金的记忆效应合金的记忆效应(xioyng)是是由两个相变阶段贡献的无由两个相变阶段贡献的无R相相变时，记忆效应变时，记忆效应(xioyng)是由母是由母相相马氏体的单一相变贡献的马氏体的单一相变贡献的n根据成分和热处理条件不同，根据成分和热处理条件不同， Ti-Ni合金中有弥散的第二相析出：合金中有弥散的第二相析出：如如Ti3Ni4、Ti2Ni3、TiNi3、Ti2Ni等

2、，其中等，其中Ti3Ni4、Ti2Ni3是亚稳是亚稳相第二相的存在对相第二相的存在对Ti-Ni合金的合金的记忆效应记忆效应(xioyng)、力学性能有、力学性能有显著的影响显著的影响第2页/共13页第三页，共13页。4第3页/共13页第四页，共13页。5n出现出现R相变，相变过程明显分为相变，相变过程明显分为两个阶段两个阶段(jidun)nTi-Ni记忆合金的力学性能记忆合金的力学性能nTi-Ni记忆合金在一定温度下发记忆合金在一定温度下发生马氏体相变和应力诱发马氏生马氏体相变和应力诱发马氏体相变，因此，合金的变形是体相变，因此，合金的变形是在马氏体相还是在母相进行，在马氏体相还是在母相进行，

3、变形时是否发生应力诱发马氏变形时是否发生应力诱发马氏体相变等因素对合金的应力体相变等因素对合金的应力应变关系有很大影响应变关系有很大影响.n按变形温度按变形温度(Td)与相变点的关与相变点的关系，系，Ti-Ni合金的应力应变曲合金的应力应变曲线分为五种类型（如图线分为五种类型（如图41 6）：）：第4页/共13页第五页，共13页。6n体部分母相变形通过马氏体部分母相变形通过马氏体变体体变体n的再取向和应力诱发生成马氏的再取向和应力诱发生成马氏体两体两n种机制进行由于种机制进行由于Td Ms，卸，卸载后，载后，n不发生马氏体逆转变，或只有不发生马氏体逆转变，或只有少量马少量马n氏体逆转变，应变氏

4、体逆转变，应变(yngbin)被被完全或大部分保完全或大部分保n持下来持下来nc) Ms Td Af，变形前组织：，变形前组织：完全母完全母n相变形通过应力诱发生成马相变形通过应力诱发生成马氏体进行氏体进行n卸载时，马氏体部分逆转变母卸载时，马氏体部分逆转变母相，变形相，变形n部分被消除部分被消除a)b)c)d)e)V (MdTd)IV (Af TdMd)第5页/共13页第六页，共13页。7在晶界和相界上产生在晶界和相界上产生(chnshng)应应力集中，导致裂纹形成和断裂力集中，导致裂纹形成和断裂n总体上总体上Ti-Ni合金具有良好的抗疲劳合金具有良好的抗疲劳性能，是所有记忆合金中抗疲劳性性

5、能，是所有记忆合金中抗疲劳性能最好的材料能最好的材料n二二Cu基形状记忆合金基形状记忆合金n主要两种主要两种Cu基形状记忆合金：基形状记忆合金：nCu-Zn-Al基基nCu-Al-Ni基基第6页/共13页第七页，共13页。8n马氏体：马氏体：9R、18R、2H等不同等不同的结构的结构nCu-Al-Ni 合金：母相与马氏体合金：母相与马氏体的晶体结构与的晶体结构与Cu-Zn-Al 基本类基本类似似nCu基记忆合金中的稳定性：基记忆合金中的稳定性：n相变点对合金成分十分敏感相变点对合金成分十分敏感n存在较严重的马氏体稳定化现存在较严重的马氏体稳定化现象：淬火后合金的相变点会随象：淬火后合金的相变点

6、会随着放置时间的延长增加直至达着放置时间的延长增加直至达到一稳定值到一稳定值n热力循环对合金的记忆效应热力循环对合金的记忆效应影响显著随热力循环的进影响显著随热力循环的进行，行，Ms、As、Af等上升，相变等上升，相变热滞显著增大热滞显著增大第7页/共13页第八页，共13页。9转变为亚转变为亚稳的有序稳的有序相相.n进一步冷进一步冷却时却时相相发生热弹发生热弹性马氏体性马氏体相变，故相变，故相是母相是母相相. 第8页/共13页第九页，共13页。10金等金等n三三Fe基形状记忆合金基形状记忆合金nFe基形状记忆合金分为两类：基形状记忆合金分为两类：n基于热弹性马氏体相变基于热弹性马氏体相变n基于

7、非热弹性可逆马氏体相变基于非热弹性可逆马氏体相变n特点：强度高、易于加工成特点：强度高、易于加工成形形n具备形状记忆功能的铁基合金具备形状记忆功能的铁基合金需满足：需满足：n1)母相具有高的屈服点或低的弹母相具有高的屈服点或低的弹性极限；性极限；n2)马氏体相变引起的体积变化和马氏体相变引起的体积变化和切变应变较小；切变应变较小；n3)马氏体的正方度马氏体的正方度(ca)大，有大，有利于形成孪晶亚结构；利于形成孪晶亚结构；n4)Ms较低，有利于形成孪晶亚较低，有利于形成孪晶亚结构并提高母相的屈服点结构并提高母相的屈服点.第9页/共13页第十页，共13页。11w(Co)10-w(Ti)4，价格偏

8、高，价格偏高，Ms太低太低(约约200K)，应用受限，应用受限n基于非热弹性可逆马氏体相变的基于非热弹性可逆马氏体相变的铁基形状记忆合金铁基形状记忆合金n在在Fe-Mn-Si合金中，应力诱发形合金中，应力诱发形成成(xngchng)的薄片状的薄片状-马氏体马氏体（相变时体积变化小），在加热（相变时体积变化小），在加热时能够逆转变为奥氏体时能够逆转变为奥氏体n在在Ms以上施加应力时，以上施加应力时，-马氏马氏体在与相变应变相适应的应力方体在与相变应变相适应的应力方向形成向形成(xngchng)并使合金产生并使合金产生宏观变形加热到宏观变形加热到Af以上以上-马氏马氏体逆转变回奥氏体，变形随之消体逆转变回奥氏体，变形随之消失，实现形状记忆失，实现形状记忆.nFe-w(Mn)(28-33)-w(Si)(5-6)合金合金: 有较好的记忆效应，有较好的记忆效应，Ms点点在室温附近在室温附近. nFe- Cr-Ni-Mn-Si-Co合金合金:有较好有较好的记忆效应，回复变形高达的记忆效应，回复变形高达4，Ms:173-323K，耐蚀性很好，耐蚀性很好.第10页/共13页第十一页，共13页。12第11页/共13