第三章 金属材料

第三章金属材料第1页，课件共156页，创作于2023年2月3.1金属特性与金属键金属晶体的特点：金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，其中自由电子并不属于某个固定的金属阳离子，而可以在整个金属中自由移动金属键：金属离子与自由电子之间的强烈的相互作用形成：成键微粒：金属阳离子和自由电子存在：金属单质和合金中第2页，课件共156页，创作于2023年2月影响金属键强弱的因素（1）金属元素的原子半径（2）单位体积内自由电子的数目如：同一周期金属原子半径越来越小，单位体积内自由电子数增加，故熔点越来越高，硬度越来越大；同一主族金属原子半径越来越大，单位体积内自由电子数减少，故熔点越来越低，硬度越来越小第3页，课件共156页，创作于2023年2月金属的特点①常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外②大多数金属呈银白色，有金属光泽，但金(Au)：黄色铜(Cu)：红色铋(Bi)：微红色铅(Pb)：蓝白色第4页，课件共156页，创作于2023年2月③不同金属熔沸点，硬度差别较大④良好的导电性，分析原因：金属中存在着大量的可自由移动的电子⑤良好的导热性，分析原因：通过自由电子和金属阳离子的相互碰撞传递热量⑥良好的延展性⑦金属单质在化学反应中只做还原剂，在化合物中金属元素只显正价第5页，课件共156页，创作于2023年2月金属晶体与性质的关系导电性导热性延展性在金属晶体中，存在许多自由电子，自由电子在外加电场的作用下，自由电子定向运动，因而形成电流由于金属晶体中自由电子运动时与金属离子碰撞并把能量从温度高的部分传导温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度由于金属晶体中金属键是没有方向性的，各原子层之间发生相对滑动以后，仍保持金属键的作用，因而在一定外力作用下，只发生形变而不断裂第6页，课件共156页，创作于2023年2月在一百多种化学元素中，金属元素约占80%。它们都具有金属光泽、有很好的传热导电性，金属的这些性质是它们内部结构的反映。金属元素很多，大致可分为两大类，一类为简单金属，另一类为过渡金属、稀土和锕系金属简单金属主要指碱金属、碱土金属等。在这类金属中，元素的电负性较小，电离能也较小，最外层价电子容易脱离原子核的束缚，在金属中运动。这样原子实和价电子可截然分开。前者—原子实对金属整体来说，它的影响是局域的，而后者—价电子则是整体公有的这类金属用近“自由电子”模型，获得了与实验大致相符的结果第7页，课件共156页，创作于2023年2月另一类金属包括d壳层未填满的过渡金属、4f壳层未填满的稀土金属，5f壳层未填满的锕系金属，这些未填满的次层电子能级和外层s、p电子相近，这些d电子或f电子介于公有化与局域化状态之间，所以要有特殊的理论处理贵金属介于两者之间，它们部分性能和简单金属相似，而另一部分性质与过渡金属相似第8页，课件共156页，创作于2023年2月金属键理论主要有两种：自由电子模型；固体能带理论金属键的“自由电子”模型金属元素的电负性较小，电离能也较小，最外层价电子容易脱离原子核的束缚，而在金属晶粒中由各个正离子形成的势场中比较自由地运动，形成“自由电子”或“离域电子”。这些金属中的自由电子可看作彼此间没有相互作用、各自独立地在势能等于平均值的势场中运动，相当于在三维势箱中运动的电子。按照箱中粒子的Schrödinger方程并求解，可得波函数表达式和能级表达式第9页，课件共156页，创作于2023年2月体系处于0K时电子从最低能级填起，直至Fermi能级EF，能量低于EF的能级，全都填满电子，而所有高于EF的能级都是空的。对导体，EF就是0K时电子占据的最高能级，其值可从理论上推导，也可用实验测定第10页，课件共156页，创作于2023年2月实验测定金属钠的EF值为3.2eV，与计算所得结果符合较好，由金属钠的EF值可见，即使在0K时，电子仍有相当大的动能当温度升高，部分电子会得到热能，所得热能的数量级为kT。室温下，kT约为4.14×10-21J；而大多数金属的EF值约为（3～10）×10-19J，kT比EF值约小2个数量级金属键的强度可用金属的原子化热(气化热)来衡量。原子化热是指1mol的金属变成气态原子所需吸收的能量。金属的许多性质跟原子化热有关。例如原子化热小，金属较软，熔点较低；原子化热大，金属较硬，熔点较高等第11页，课件共156页，创作于2023年2月简单金属的自由电子模型是个很简单的模型，价电子完全公有，构成金属中导电的自由电子，原子实与价电子间的相互作用完全忽略，自由电子之间也是毫无相互作用的理想气体。为了保持金属电中性，可设想原子实带正电分布于整个体积中，和自由电子的负电荷正好中和第12页，课件共156页，创作于2023年2月自由电子气模型完全忽略电子间的相互作用，也忽略了原子实形成的周期势场对自由电子的作用，处理结果当然与真实金属有差距，后来发展了“近自由电子模型”（即在自由电子气中引入周期势场微扰），在一定程度上反映了简单金属的实际情况，可做为金属电子结构的一级近似。近年，有人提出用赝势理论处理简单金属，即采用微弱的赝势代替电子与正离子间的相互作用势，使问题得到简化第13页，课件共156页，创作于2023年2月该理论将整块金属当作一个巨大的分子，晶体中N个原子的每一种能量相等的原子轨道，通过轨道叠加、线性组合得到N个分子轨道，它是一组扩展到整块金属的离域轨道。由于N数值很大(~1023)，所得分子轨道各能级间的间隔极小，形成一个能带。每一个能带有一定的能量范围，相邻原子间轨道重叠少的内层原子轨道形成的能带较窄；轨道重叠多的外层原子轨道形成的能带较宽。各个能带按能量高低排列起来，成为能带结构固体能带理论第14页，课件共156页，创作于2023年2月电子共有化晶体是大量分子、原子或离子有规则排列的点阵结构电子受到周期性势场的作用按量子力学须解定态薛定谔方程a第15页，课件共156页，创作于2023年2月解定态薛定谔方程（略）可以得出两点重要结论：1.电子的能量是分立的能级2.电子的运动有隧道效应原子的外层电子(高能级)，势垒穿透概率较大，电子可以在整个晶体中运动，称为共有化电子原子的内层电子与原子核结合较紧，一般不是共有化电子第16页，课件共156页，创作于2023年2月能带(energyband)量子力学计算表明，晶体中若有N个原子，由于各原子间的相互作用，对应于原来孤立原子的每一个能级，在晶体中变成了N条靠得很近的能级，称为能带第17页，课件共156页，创作于2023年2月能带的宽度记作

E，数量级为

E～eV若N~1023，则能带中两能级的间距约10-23eV一般规律：1.越是外层电子，能带越宽，

E越大2.点阵间距越小，能带越宽，

E越大3.两个能带有可能重叠第18页，课件共156页，创作于2023年2月能带中电子的排布晶体中的一个电子只能处在某个能带中的某一能级上排布原则：1.服从泡里不相容原理2.服从能量最小原理设孤立原子的一个能级Enl，它最多能容纳2(2l+1)个电子（l：角量子数）这一能级分裂成由N条能级组成的能带后，能带最多能容纳2N(2l+1)个电子第19页，课件共156页，创作于2023年2月例如：1ｓ、2ｓ能带，最多容纳2N个电子2ｐ、3ｐ能带，最多容纳6N个电子电子排布时，应从最低的能级排起第20页，课件共156页，创作于2023年2月能带中充满电子的叫满带，部分填有电子的能带叫导带，没有电子的能带叫空带，各个能带间的间隙是不能存在电子的区域，叫禁带金属的能带结构的特点是存在导带，在导带中的电子，受外电场作用改变其能量分布而导电，所以金属是导体。绝缘体的特征是只有满带和空带，而且能量最高的满带和能量最低的空带之间的禁带较宽，Eg≥5eV，在一般电场条件下，难以将满带电子激发入空带，即不能形成导带而导电。半导体的特征也是只有满带和空带，但最高满带和最低空带之间的禁带较窄，Eg<3eV第21页，课件共156页，创作于2023年2月半导体的价电子也处于满带（如Si、Ge），其与相邻的空带间距小，能量相差也小（Eg<3ev），低温时是电子的绝缘体，高温时电子能激发跃过禁带而导电，所以半导体的导电性随温度的升高而升高，而金属却因升高温度，原子振动加剧，电子运动受阻等原因，使得金属导电性下降第22页，课件共156页，创作于2023年2月空能级电子占用能级a导体

空带禁带满带b半导体空带禁带满带c绝缘体导体、半导体和绝缘体的能带模型示意图满带空带第23页，课件共156页，创作于2023年2月图中灰色的格于表示能带已填满电子，是满带；空白的格子表示该带中无电子，是空带。有电子但未填满的能带是导带。Na原子的电子组态为电子正好填满，形成满带，3s轨道形成的能带只填了一半，形成导带。Mg原子的3s轨道虽已填满，但它与3p轨道的能带重叠。从3s3p总体来看，也是导带。能带的范围是允许电子存在的区域，而能带间的间隔，是电子不能存在的区域，也即禁带第24页，课件共156页，创作于2023年2月绝缘体半导体导体绝缘体与半导体的击穿当外电场非常强时，它们的共有化电子还是能越过禁带跃迁到上面的空带中的第25页，课件共156页，创作于2023年2月过渡金属电子结构特点过渡金属nd能级与(n+1)s能级差很小，过渡元素波函数的径向分布有以下几个特点：（a）与(n+1)s电子相比，nd电子轨道分布范围较小，节点数目少，随径向距离衰减快，使d电子径向分布极大值出现在吸引势很强的区域，因而d电子是相对稳定的第26页，课件共156页，创作于2023年2月（b）在原子核附近，d电子分布函数做抛物线式增长，对核电荷屏蔽不足，导致周期数增长时，sp电子数保持恒定，d壳层电子逐步填充（c）同一周期，从Ti到Ni，核与电子作用愈来愈强，使d层愈加稳定，原子半径也愈小（d）随周期数增长，例如径向节面增加，d电子径向分布增大，愈来愈不稳定第27页，课件共156页，创作于2023年2月3.2金属单质结构

晶体结构的密堆积原理1619年，开普勒模型（开普勒从雪花的六边形结构出发提出：固体是由球密堆积成的）开普勒对固体结构的推测冰的结构第28页，课件共156页，创作于2023年2月密堆积的定义密堆积：由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子或分子等微观粒子总是趋向于相互配位数高，能充分利用空间的堆积密度最大的那些结构密堆积方式因充分利用了空间，而使体系的势能尽可能降低，而结构稳定第29页，课件共156页，创作于2023年2月等径圆球的堆积球的密堆积中最基础、最重要的内容是等径圆球的堆积。等径圆球的堆积分为最密堆积和密堆积两种最密堆积：一维二维配位数2配位数6第30页，课件共156页，创作于2023年2月如果将等径圆球在一平面上排列，有两种排布方式，如上图所示，按（a）图方式排列，圆球周围剩余空隙最小，称为密置层；按（b）图方式排列，剩余的空隙较大，称为非密置层。由密置层按一定方式堆积起来的结构称为最密堆积结构第31页，课件共156页，创作于2023年2月密置双层第32页，课件共156页，创作于2023年2月最密堆积中的空隙第33页，课件共156页，创作于2023年2月为了了解密堆积中的空隙，我们现讨论由2层紧密排列的圆球构成的密置双层（见上图），底下一层为A层，上层为B层，B层每个原子与所对应的A层3个原子，形成一个正四面体孔隙。B层3个原子形成等边三角形，空隙处下面若对着一个A层原子，也构成一个正四面体空隙。B层3个原子构成三角形与A层3个原子构成的倒三角形之间形成一个正八面体空隙（6个球心联结可得一个正八面体）第34页，课件共156页，创作于2023年2月常见的三维最密堆积的结构有两种：立方最密堆积(ccp)，又称为A1型堆积六方最密堆积(hcp)，又称为A3型堆积另一种重要的密堆积是体心立方密堆积(bcp)，又称为A2型堆积第35页，课件共156页，创作于2023年2月如果把金属原子看成是等径圆球，则晶体中原子的排列可视为等径圆球的堆积，经x射线衍射分析证明，在晶体中金属原子一般有三种堆积方式即面心立方最密堆积、六方最密堆积和体心立方密堆积第36页，课件共156页，创作于2023年2月在第一密置层，当一圆球周围排列6个球时，周围留下了6个空隙，若第二密置层的球心（B）相间对准第一密置层的一半空隙，第三密置层球心（C）又相间对准另一半空隙，第四密置层的球心（A）又对准第一密置层的球心A。然后依次重复，则形成ABC、ABC、ABC……的堆积方式，简称ABC堆积（如上图）。在这种堆积中，每个球周围等距离地排列了十二个球，故配位数为12，从堆积中划出立方晶体，是面心立方晶胞，故称面心立方密堆积第37页，课件共156页，创作于2023年2月第三层的一种排列方式，是将球对准第一层的

2、4、6位，不同于AB两层的位置，这是C层123456123456123456第38页，课件共156页，创作于2023年2月ABCABC形式的堆积，为什么是面心立方堆积？我们来加以说明BCA第39页，课件共156页，创作于2023年2月若第二密置层的球心（B）相间对准第一密置层六个空隙的一半，第三密置层的球心又对准第一密置层的球心（A），重复下去，则成AB、AB、AB……的堆积方式，称AB堆积（如上图）。这种堆积的配位数和空间利用率同于面心立方密堆积，从这种堆积中可以划分出六方晶胞，故称六方密堆积第40页，课件共156页，创作于2023年2月

下图是此种六方紧密堆积的前视图ABABA一种是将球对准第一层的球123456于是每两层形成一个周期，即ABAB堆积方式，形成六方紧密堆积

第41页，课件共156页，创作于2023年2月123456123456AB，第42页，课件共156页，创作于2023年2月第43页，课件共156页，创作于2023年2月有些金属单质采取体心立方密堆形式。采用这种堆积形式，每个金属原子最近邻有8个金属原子，次近邻有6个金属原子，不是最密堆积。这种现象说明金属正离子并不是完全象个圆球，在成键过程中，原子会发生形变，圆球模型又是一种近似。体心立方密堆积可简写为bcp（BodyCubicPacking），符号记为A2。金属原子堆积在一起，形成金属晶体。金属原子最外层价电子脱离核的束缚，在晶体中自由运动，形成“自由电子”，留下的金属正离子都是满壳层电子结构，电子云呈球状分布，所以在金属结构模型中，人们把金属正离子近似为等径圆球第44页，课件共156页，创作于2023年2月密堆与空隙空间占有率等径球两种最密堆积具有相同的堆积密度，晶胞中圆球体积与晶胞体积之比称空间占有率，六方最密堆积（hcp）与立方最密堆积（ccp）空间占有率均为74.05％

设圆半径为R，晶胞棱长为a，晶胞面对角线长则晶胞体积：

立方面心晶胞中含4个圆球，每个球体积为第45页，课件共156页，创作于2023年2月第46页，课件共156页，创作于2023年2月立方最密堆积虽晶胞大小不同，每个晶胞中含球数不同。但计算得到空间占有率相同而体心立方堆积（bcp）则空间占有率低一些体对角线长为

晶胞体积第47页，课件共156页，创作于2023年2月体心立方晶胞含2个球第48页，课件共156页，创作于2023年2月立方面心的最密堆积，每个晶胞中有4个八面体空隙；6个面心位置所包围的是1个八面体空隙，每条棱的中点是4个晶胞共有的一个八面体空隙，面心立方晶胞共有8个四面体空隙1个六方密堆晶胞包含两个球，共有2个八面体空隙与4个四面体空隙，上层3个顶点位置的圆球与中层3个圆球构成一个八面体，中层3个圆球与下面3个顶点构成另一个八面体空隙密堆积中的空隙第49页，课件共156页，创作于2023年2月金属单质的结构有许多是属于ccp(A1型)，bcp(A2型)和hcp(A3型)这三种结构型式的。当金属原子价层s和p轨道上电子数目较少时，容易形成A2型结构，电子数较多时，容易形成A1型结构，中间的容易形成A3型结构。不过这种规律不太明显，而且同一种金属的结构型式还会随外界条件而改变，所以需要通过实验来测定测定金属晶体的结构形式和晶胞参数，就可以由原子间的接触距离求出原子半径。同一种元素的原子半径和配位数有关，配位数高，半径大。为了更好互相对比，要统一换算到同一种配位数，金属中常统一到配位数为12的情况第50页，课件共156页，创作于2023年2月简单立方堆积形成简单立方晶胞，空间利用率较低，为52％，金属钋（Po）就采取这种堆积方式第51页，课件共156页，创作于2023年2月几种金属原子堆积的比较金属原子堆积方式晶格类型配位数原子空间利用率%简单立方堆积简单立方652体心立方堆积体心立方868面心立方密堆积面心立方1274六方密堆积六方1274第52页，课件共156页，创作于2023年2月A1、A3密堆积方向的不同：A1：立方体的体对角线方向，共4条，故有4个密堆积方向（111）（11）（11）（11），易向不同方向滑动，而具有良好的延展性，如CuA3：只有一个方向，即六方晶胞的C轴方向，延展性差，较脆，如Mg第53页，课件共156页，创作于2023年2月金属原子半径和镧系收缩效应如果将金属原子看作刚球，最近邻原子中心间距的一半就是刚球的半径。人们可用某金属晶体点阵参数来推算该金属原子的半径由于刚性模型是粗略的近似，在讨论合金的结构时很有用处。但要应用原子半径来分析具体问题时，即使是同一元素，化学键型的不同、配位数的高低都会使原子半径发生变化。例如金属晶体中，镁原子半径为1.60Å，而在离子晶体中，Mg2＋的半径只有0.78Å。即键型对元素半径的影响很大。配位数的影响虽然没有这么显著，但也是不能忽略的。Goldschmidt总结了这种实验现象，提出配位数降低时，原子半径收缩的相对值第54页，课件共156页，创作于2023年2月不同配位数时原子半径的相对值配位数

1286421原子半径

1.000.970.960.88

0.810.72

第55页，课件共156页，创作于2023年2月金属原子半径在元素周期表中的变化有一定的规律性：(1)同一族元素原子半径随原子序数的增加而加大(2)同一周期主族元素的原子半径随原子序数的增加而变小(3)同一周期过渡元素的原子半径随原子序数增加开始稳定变小，以后稍有增大，但变化幅度不大(4)镧系元素随原子序数增加，半径变小，称为镧系收缩效应第56页，课件共156页，创作于2023年2月各种金属的原子半径（Z＝12）和价电子数的关系在每一周期里，开始时随价电子数增加，电子与核之间作用加强，原子半径显著下降，同时熔点上升。当价电子层填至半满，原子半径曲线经历一个极小值。价电子数再增加，每个壳层中出现自旋相反的电子，电子间斥力增加，使原子半径上升，至周期末又一个极大值。从第二周期至第五周期，随周期数的增加，曲线向上移，即原子半径加大，第六周期情况较特殊，镧系元素的原子半径基本保持不变，当4f壳层填满后，原子半径才下降第57页，课件共156页，创作于2023年2月合金是两种或两种以上金属或金属与非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质工业技术中应用的金属材料大多数是合金。合金的性能与它的成分和内部结构有关。几十年来，人们对合金进行了大量研究工作，合金的晶体结构、点阵参数、相图及各种物理性能已汇编成册。但合金的理论研究仍停留在初级阶段，只有简单二元合金系研究得比较清楚，而对生产中有广泛应用的复杂多元合金，还有许多理论工作等待我们去做按合金的结构和相图等，一般可将合金分为两类：金属固溶体和金属化合物3.3合金结构第58页，课件共156页，创作于2023年2月金属固溶体结构按溶质原子在溶剂晶格中的位置，固溶体可分为置换固溶体与间隙固溶体两种；按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为有限固溶体和无限固溶体两种；按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶体分无序固溶体和有序固溶体两种第59页，课件共156页，创作于2023年2月

纯金属的晶格置换固溶体的晶格

间隙固溶体的晶格溶剂原子溶质原子第60页，课件共156页，创作于2023年2月两种金属组成的固溶体，其结构型式与一般纯金属相同，只是一部分原子被另一种原子统计地代替，即每个原子位置上两种金属都可能存在，其几率正比两种金属在合金中的所占比例――置换固溶体。这样，原子在很多效应上相当于一个统计原子置换固溶体第61页，课件共156页，创作于2023年2月形成置换固溶体取决于以下三个因素：（a）原子尺寸：原子半径相近的两种金属易形成置换固溶体。一般来说，组分的原子半径相差不能超过15%，例如，Ag-Au合金为144.5pm和144.2pm（b）单质的结构类型：结构类型相同才能形成固溶体，例如，Ag-Au合金均为A1型第62页，课件共156页，创作于2023年2月（c）化学亲和力：两种元素若化学亲和力很强，它们易形成稳定的金属化合物，而不形成固溶体。只有化学亲和力较弱的情况，合金才形成固溶体Pauling指出：两种元素电负性差值的大小标志了化学亲和力的强弱，即电负性相近的元素易形成固溶体，例如，Ag-Au合金价电子结构分别为4d105s1和5d106s1

第63页，课件共156页，创作于2023年2月过渡金属元素间最易形成固溶体物相，当两种过渡金属原子半径相近（差别<15%），单质结构相同，周期表位置相近，则可形成按任意比例互溶的置换固溶体，例如Cu和Au，W和Mo等合金。当以上性质差异大时，就只能形成部分互溶的置换固溶体金属的互溶度不能对易。一般说，在低价金属中的溶解度大于高价金属的溶解度。例如Ag－Zn固溶体合金，Zn在Ag中可占原子比37.8％，而Ag在Zn中溶解度仅为6.3％第64页，课件共156页，创作于2023年2月铜-金固溶体的相图

第65页，课件共156页，创作于2023年2月铜和金在周期表中属于同一族，具有相同价电子态，晶体均为立方面心结构，两种晶体混合熔化成液态，即形成互溶体系，凝固成高温固溶体也完全互溶。将固溶体进行淬火处理，即快速冷却时，可形成无序固溶体，Au原子完全无序化，统计地替代Cu原子第66页，课件共156页，创作于2023年2月无序的固溶体在缓慢冷却过程，即退火处理，结构会发生有序化，Au与Cu原子各趋向确定的位置。例如Cu3Au合金退火，形成简单立方晶体，Au原子占据晶胞顶点位置，Cu占据面心位置；CuAu合金退火，则形成四方晶体，Au原子占据晶胞顶点和底心位置，Cu占据其余面心位置。这种有序化的结构也称为超结构。将有序结构Au－Cu合金加热，温度超过某一临界值，合金又转化为无序结构第67页，课件共156页，创作于2023年2月Au-Cu体系的相结构（a）无序的Cu1-xAux（b）有序的Cu3Au（c）有序的CuAu（a）（b）（c）第68页，课件共156页，创作于2023年2月金属跟硼、碳、氮等元素形成的化合物。这类化合物中金属原子做密堆积结构，而硼、碳、氮等原子半径较小的非金属原子填入间隙之中，形成间隙固溶体这类固溶体有着下列共同的特征：不论纯金属本身的结构型式如何，大多数间隙固溶体采取NaCl型结构具有比母体金属高得多的熔点和硬度填隙原子和金属原子间存在共价键，但仍有良好的导电性和金属光泽间隙固溶体第69页，课件共156页，创作于2023年2月间隙固溶体可分为以下几类：NaCl型：ZrN、SeN、TiN、VN、CrN、ZrC、TiC、TaC、VC、ZrH、TiH六方密堆：Fe2N、Cr2N、Mn2N、Mo2C、Ta2C、Zr2H2、Ta2H2、Ti2H立方结构：Pd2H、W2N、Mo2N钢铁是一类以铁碳为基本元素的合金体系。纯铁有α、β、γ和δ四种变体，其中α、β、δ变体为立方体心结构，γ变体为立方面心结构。Fe－C体系中，当碳含量小于0.02%叫纯铁，大于2.0%叫生铁，介于中间的称为钢第70页，课件共156页，创作于2023年2月（a）奥氏体它是碳在γ－Fe中的间隙化合物，Fe原子与C原子数目比为27：1，即6～7个立方面心晶胞中才含1个C原子（b）铁素体C在α－Fe中的固溶体，铁素体含碳量约0.02%，接近纯铁（c）渗碳体它是Fe与C以3：1组成形成的化合物Fe3C，属正交晶系，每个晶胞中含12个Fe原子和4个C原子（d）马氏体钢骤冷至150°C以下，变为质地很硬的马氏体，它可看作α－Fe中含C达1.6%的过饱和固溶体，为四方晶系钢铁有以下四种主要物相第71页，课件共156页，创作于2023年2月室温下铁素体和渗碳体是稳定的晶型，奥氏体在高温时稳定，碳钢淬火主要获得马氏体，马氏体是不稳定晶型在钢中渗入Mn、Ni、Cr等不同成分，可制成不同用途的合金钢第72页，课件共156页，创作于2023年2月第73页，课件共156页，创作于2023年2月一般是由被溶元素溶于金属化合物中生成的，如Sb溶于NiSb中，Sb占据了晶格的正常位置，导致另一组分（此处是Ni）的位置空着缺位固溶体第74页，课件共156页，创作于2023年2月当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基本相同。随溶质含量的升高，固溶体的性能将发生明显改变一般情况下，强度、硬度逐渐升高，而塑性、韧性有所下降，电阻率升高，导电性逐渐下降等。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低固溶体的性能第75页，课件共156页，创作于2023年2月纯铜的强度为220Mpa，硬度为40HBS，断面收缩率为70%。当加入1%镍形成单相固溶体后，强度升高到390Mpa，硬度升高到70HBS，而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械性能很好，常常做为合金的基体相。固溶体与纯金属相比，物理性能有较大的变化，如电阻率上升，导电率下降，磁矫顽力增大第76页，课件共156页，创作于2023年2月金属化合物金属化合物物相有两种主要型式：组成确定的金属化合物物相；组成可变的化合物。物相在相图和结构-性能关系图上具有转折点是各种金属化合物形成的标志和主要特点金属化合物物相的结构特征有：结构型式一般不同于纯组分金属独立存在时的结构各组分原子分别占据着不同的结构位置第77页，课件共156页，创作于2023年2月在金属材料中，金属化合物一直用作金属基体的强化相。通过改变金属间化合物的种类、分布、析出状态以及相对含量等来达到控制基体材料性能的目的由于其具有声、光、电、磁等特殊物理性能，可做为半导体、磁性、储氢、超导等方面功能材料特别是用作高温结构材料的有序金属间化合物，具有许多良好的力学性能和抗氧化、耐腐蚀以及比强度高等特性，由于其原子的长程有序排列和原子间金属键、共价键的共存，使其有可能兼具金属的塑性和陶瓷的高温强度，因而极具应用前景金属化合物因组成不同，结构、性质也相差很大，现举一两种典型结构为例：第78页，课件共156页，创作于2023年2月CaCu5合金由下图中（a）（b）两个原子层交替堆积而成。（c）是CaCu5的晶体结构（图中3个晶胞体积）。每个晶胞中Ca位于顶点位置，Cu原子一个位于晶胞中心，两个位于上下底面，两个在四周侧面。Ca原子有18个Cu原子配位，同层6个，上下层各6个储氢合金LaNi5、LaCo5、CeCo5等结构和CaCu5相同。LaNi5是六方晶胞（a＝511pm，c＝397pm），体积为90×10-24cm3，储氢后形成LaNi5H4.5的合金，氢在合金中的密度为：P＝(4.5/6.02×1023)÷90×10-24＝0.083(g.cm-3)CaCu5

第79页，课件共156页，创作于2023年2月第80页，课件共156页，创作于2023年2月比标准状态下的氢气密度(0.089g.dm-3)约大一千倍。这种能在低压下储氢的方法安全，且储存过程也是纯化氢气的过程。但LaNi5价格较昂贵，若用混合稀土M(La＋Nd)置换La，则MNi5仅是LaNi5价格的1/5，且在储氢量和动力学特性方面更优于LaNi5，具有实用性Ti－Mn二元合金中TiMn1.5储氢性能最好。Ti－Mn合金为Laves相结构第81页，课件共156页，创作于2023年2月许多金属化合物是功能材料，例如Ti－Ni合金有很好的形状记忆功能，主要是三种化合物Ti2Ni、TiNi、TiNi3稀土元素和过渡金属Fe、Co、Cu等形成的金属化合物是六十年代开始开发的稀土永磁材料。第一代永磁材料是RCo5，如SmCo5具有CaCu5结构；第二代是R2TM17(TM为过渡金属)，如SmCo17或Sm2Cu17，Sm2Zr17；第三代永磁材料是Nd－Fe－B合金，第四代主要是R－Fe－C系和R－Fe－N系列，广泛应用于电机器件等第82页，课件共156页，创作于2023年2月然而，金属化合物的脆性妨碍了它的应用。直到80年代初，金属间化合物韧化研究取得两大突破性进展:(1)日本材料科学研究所的和泉修等在脆性的多晶Ni3Al中加入了质量分数为0.02%～0.05%的B，使材料韧化，室温拉伸伸长率从近于0提高到了40%～50%(2)美国橡树岭国家实验室发现了无塑性的六方D019结构的Co3V中，用Ni、Fe代替部分Co，可使其转变成面心立方的L12结构，脆性材料变成具有良好塑性的材料第83页，课件共156页，创作于2023年2月合金的结构与性能单相合金多相合金（1）脆性相以网状分布于基体的晶界上（2）脆性相以片状分布于基体晶粒内（3）脆性相以颗粒状分布于基体晶粒内（4）脆性相呈弥散的质点分布于基体晶粒内第84页，课件共156页，创作于2023年2月超耐热合金(1)铁基超耐热合金(2)镍基超耐热合金(3)钴基超耐热合金超低温合金(1)高锰奥氏体钢(2)铁锰铝新合金钢超塑性合金(1)锌基合金(2)铝基合金(3)镍基合金(4)钛基合金特种合金第85页，课件共156页，创作于2023年2月3.4金属材料轻质金属材料钢铁的结构与性能非晶态金属材料形状记忆合金第86页，课件共156页，创作于2023年2月轻质金属材料

铝合金密度较小，约为2.7g/cm3；面心立方晶格；无同素异晶转变导电、导热性好，仅次于银、金、铜极强的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面生成致密的氧化膜，保护了内部金属不被腐蚀——钝化现象，但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀非磁性、无火花材料强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变动强化提高强度、硬度第87页，课件共156页，创作于2023年2月第88页，课件共156页，创作于2023年2月铝合金的分类用于制作铝合金的合金元素大致分为主加元素（硅、铜、镁、锌、锰等）和辅加元素（铬、钛、锆等）。铝与主加元素的二元相图一般都具有右图所示形式，根据该相图上最大溶解度D点，把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金①变形铝合金：成分在D点以左的合金，加热到固溶线以上时，可得到单相固溶体，塑性好，宜于进行压力加工，称为变形铝合金第89页，课件共156页，创作于2023年2月变形铝合金又分为两类：成分在F点以左的合金，固溶体成分不随温度而变，属热处理不可强化铝合金；成分在D～F点之间的铝合金，固溶体成分随温度而变，属热处理可强化铝合金第90页，课件共156页，创作于2023年2月铸造铝合金成分在D点以右的合金，由于有共晶组织存在，适于铸造，称为铸造铝合金。铸造铝合金中有成分随温度变化的固溶体，也能用热处理强化。但距D点越远，强化效果愈不明显第91页，课件共156页，创作于2023年2月铝合金的时效强化固溶处理：将成分位于D～F点之间的合金，加热到α相区，经保温获得单相α固溶体后迅速水冷，可在室温下获得过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理时效强化：固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为时效强化。在室温下进行的称自然时效；在加热条件下进行的称人工时效时效条件：合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固溶体中溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低第92页，课件共156页，创作于2023年2月时效强化规律(1)时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小(2)时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短(3)低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行第93页，课件共156页，创作于2023年2月

4%Cu的Al-Cu合金，加热到550℃并保温一段时间后，在水中快冷时，θ相(CuAl2)来不及析出，合金获得过饱和的α固溶体组织，其强度为σb＝250MPa若在室温下放置，随着时间的延续，强度将逐渐提高，经4～5天后，σb可达400MPa时效实例第94页，课件共156页，创作于2023年2月回归自然时效后的铝合金，在230～250℃短时间(几秒至几分钟)加热后，快速水冷至室温时，可以重新变软。如再在室温下放置，则又能发生正常的自然时效，这种现象称为回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等

第95页，课件共156页，创作于2023年2月变形铝合金

变形铝合金包括：防锈铝合金硬铝合金超硬铝合金锻铝合金第96页，课件共156页，创作于2023年2月防锈铝合金防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁。锰提高抗蚀能力，并起固溶强化作用。镁固溶强化，同时降低比重防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀性能高，塑性好。不能进行时效硬化，属于不可热处理强化的铝合金，但可冷变形，利用加工硬化提高强度LF21(Al-Mn合金)抗蚀性和强度比纯铝高，有良好的塑性和焊接性能，但因太软而切削加工性能不良。用于焊接件、容器、管道，或需用深延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制品以及铆钉等第97页，课件共156页，创作于2023年2月硬铝合金硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金，另含有少量锰。它们可以进行时效强化，属于可热处理强化的铝合金超硬铝合金超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金，含有少量的铬和锰。牌号有LC4、LC6等。锌、铜、镁与铝形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、Al2CuMg、AlMgZnCu等)，合金经固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度，是强度最高的一类铝合金。但这类合金的抗蚀性较差，高温下软化快。用包铝法可提高抗蚀性第98页，课件共156页，创作于2023年2月超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等第99页，课件共156页，创作于2023年2月锻铝合金锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。牌号有LD5、LD7、LD10等。合金的元素种类多但用量少，有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要进行固溶处理和人工时效第100页，课件共156页，创作于2023年2月1808年，英国人戴维，用钾还原氧化镁，制得镁物理性质：银白色，密度1.74克/厘米3，熔点648.9℃，沸点1090℃，电离能7.65电子伏特晶体结构：密排六方结构原子半径：1.72埃具有延展性，无磁性，且有良好的热消散性来源：镁存在于菱镁矿、白云石、光卤石中。每立方英里海水含有约120亿磅镁。镁是在自然界中分布最广的十个元素之一镁合金第101页，课件共156页，创作于2023年2月元素元素在周期表中的排序原子重量比重熔点%IACS（Cu=100）镁1224.31.765040铝1327.02.766064钛2247.94.516683.1铁2655.97.9153018镍2858.98.9145318铜2963.68.91083100锌3065.47.1693-第102页，课件共156页，创作于2023年2月化学活性高潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈的腐蚀干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差室温强度低、塑性差纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不能直接用做结构材料第103页，课件共156页，创作于2023年2月生产铝合金：铝合金中的添加元素。2002年全世界共用了14.56万吨镁，占40%；我国2003年共用2.1万吨镁，占41%。镁与原铝的消费比率约为0.4%压铸镁合金铸件：2002年原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸中，北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了15%左右炼钢脱硫：2002年世界有5.73万吨镁用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我国2003年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果比碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫比碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%第104页，课件共156页，创作于2023年2月钛合金发现于18世纪末但由于化学活性高，提取困难，直到1910年金属钛才被美国科学家用钠还原法(亨特法)提炼出来1936年卢森堡科学家克劳尔用镁还原法(克劳尔法)还原TiCl4，制得海绵钛，奠定了金属钛生产的工业基础。其技术转让到美国，1948年在美国首先开始海绵钛的工业生产中国继美、日、前苏联之后，于1958年开始钛的生产第105页，课件共156页，创作于2023年2月钛及其合金由于密度低(4.5

4.8g/cm3，比钢约轻40%)、比强度高和耐蚀性好而成为一种优良的结构材料，在航空、航天、海洋及化工机械领域非常引人注目，在国防科技领域占有重要地位钛由于具有某些特殊功能(如储氢特性、形状记忆、超弹性)和无毒、生理相容性好等特性而成为新型功能材料和重要的生物医学材料第106页，课件共156页，创作于2023年2月钛的基本特性钛具有两种同素异构体α及β。低温α-Ti在882℃以下稳定，具有密排六方结构(hcp)，而高温β-Ti稳定于882℃～熔点1678℃，为体心立方结构(bcc)。钛合金转变点随成份而变钛体积质量小（4.51g/cm3)，但比强度高，在-253℃~600℃范围内，钛的比强度是最高的；塑性好，熔点高，但由于同素异性转变和高温下吸气、氧化倾向的影响，它的耐热性为中等，介于铝与镍之间具有优良的耐蚀性，在室温下能很快生成一层具极好保护性的钝化层（TiO2)。在许多介质中，其耐蚀性极高；但在还原性介质中稍差第107页，课件共156页，创作于2023年2月钛的低温性能很好，在液氮温度下仍有良好的机械性能，强度高而仍保持有良好的塑性和韧性钛的弹性模量较低（120GPa），属中等，约为铁的54%，比模量稍低于钢适于做弹性元件，但加工时回弹比较大。合金化可使钛弹性模量发生很大变化具有导热系数和线膨胀系数均低的特性。钛的比热容与不锈钢相当，电阻率比不锈钢稍大钛的导磁率近乎为1.0，非磁性(严格说为顺磁性)。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。同时，由于钛无磁性，不会被水雷发现，具有很好的反监护作用第108页，课件共156页，创作于2023年2月钛的屈强比(σs/σb)很高(达0.9~0.95)，对其应用与加工均有很大影响钛对超声波的阻抗较小，透声系数较高，适于做声纳导流罩之类材料钛具有优良的生物相容性且无毒、质轻、强度高，是非常理想的医用金属材料，可用作植入人体的材料第109页，课件共156页，创作于2023年2月钛有α-Ti（密排六方）和β-Ti（体心立方）两种晶体结构。钛合金化的主要目的就是利用合金元素对α-Ti或β-Ti的稳定作用，改变α和β相的组成，从而控制钛合金的性能。工业钛合金的主要合金元素有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu及Si等第110页，课件共156页，创作于2023年2月纯钛加入合金元素形成钛合金。根据合金元素对钛同素异构转变的影响，可将其分为三类第一类是α相稳定元素，这类元素能使钛的同素异构转变温度升高，形成α相固溶体，如Al、C、N、B等第二类是β相稳定元素，能使钛的同素异构转变温度降低，形成β相固溶体，如Fe、Mo、Mg、Cr、Mn、V等第三类是中性元素，对同素异构转变温度无显著影响，如Sn、Zr等几乎所有钛合金中都含有铝，因为铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度第111页，课件共156页，创作于2023年2月α型钛合金钛中加入铝、硼等α稳定化元素获得α钛合金。α钛合金的室温强度低于β钛合金和（α＋β）钛合金，但高温(500～600℃)强度比它们的高，并且组织稳定，抗氧化性和抗蠕变性好，焊接性能也很好。α钛合金不能淬火强化，主要依靠固溶强化，热处理只进行退火(变形后的消除应力退火或消除加工硬化的再结晶退火)典型牌号TA7，成分为Ti-5Al-2.5Sn。其使用温度不超过500℃，主要用于制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣和各种模锻件等，也可用于制造超低温用的容器第112页，课件共156页，创作于2023年2月β型钛合金钛中加入钼、铬、钒等β稳定化元素得到β钛合金。

钛合金有较高的强度、优良的冲压性能，并可通过淬火和时效进行强化。在时效状态下，合金的组织为β相和弥散分布的细小α相粒子典型牌号TB1，成分为Ti-3Al-8Mo-11Cr，一般在350℃以下使用，适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等第113页，课件共156页，创作于2023年2月α+β型钛合金钛中同时加入β稳定化元素和α稳定化元素，使α相和β相都得到强化而得到的（α＋β）钛合金，塑性很好，容易锻造、压延和冲压，并可通过淬火和时效进行强化。热处理后强度可提高50～100%。但这类合金组织不稳定，焊接性能不及α钛合金。但它生产过程简单，其机械性能可通过改变成分和选择热处理制度在很宽的范围内变化，因此这类合金是航空工业中应用比较广泛的一种钛合金第114页，课件共156页，创作于2023年2月钢铁的结构与性能铁的同素异晶体

-Fe：体心立方β-Fe：体心立方

-Fe：面心立方

-Fe：体心立方第115页，课件共156页，创作于2023年2月第116页，课件共156页，创作于2023年2月

奥氏体（Austenite，符号A表示）碳溶解在

-Fe中的间隙固溶体仍保持

-Fe的面心立方晶格，晶界比较直，呈规则多边形727℃时溶碳为

c＝0.77％，1148℃时可溶碳2.11％具有较高塑性第117页，课件共156页，创作于2023年2月

马氏体（Martensite，符号M表示）碳在

-Fe中的过饱和固溶体马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT），中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织普遍具有较高强度和硬度高碳马氏体低碳马氏体第118页，课件共156页，创作于2023年2月奥氏体和马氏体奥氏体和马氏体的结构第119页，课件共156页，创作于2023年2月

铁素体（Ferrite，符号F表示）碳溶解于α-Fe的体心立方晶格中形成的间隙固溶体碳原子含量很少(仅0.02%)强度和硬度低，塑性和韧性好第120页，课件共156页，创作于2023年2月

渗碳体（cementite，符号C表示）碳与铁形成的一种化合物Fe3C，一般含碳6.67％复杂的正交晶格熔点1227℃极高硬度（BHN600以上）的脆性化合物，塑性、韧性几乎为零第121页，课件共156页，创作于2023年2月

珠光体（pearlite，符号P表示）奥氏体冷却时，在727℃发生共析转变的产物碳质量分数平均为Wc=0.77%显微组织为由铁素体片与渗碳体片交替排列的片状组织第122页，课件共156页，创作于2023年2月金属材料热处理分类特点常用方法整体热处理是对工件整体进行穿透加热退火、正火、淬火+回火、调质等表面热处理是仅对工件的表面进行的热处理工艺表面淬火和回火（如感应加热淬火）、气相沉积等化学热处理是改变工件表层的化学成分、组织和性能渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗金属、多元共渗等第123页，课件共156页，创作于2023年2月非晶态合金的发现长期以来，提到合金指的就是晶态合金。提到非晶态，指的是玻璃态的硅酸盐。上个世纪六十年代，非晶态合金的出现，改变了这种情况60年代初Duwez等发展了溅射淬火技术，用快速冷却的方法，使液态合金的无序结构冻结起来，形成非晶态合金Au3Si，对传统的金属结构理论是一个不小的冲击，由于非晶态合金具有许多优良性能：高强度、良好的软磁性、耐腐蚀性等，很快成为重要的功能材料，获得很快发展非晶态合金第124页，课件共156页，创作于2023年2月非晶态合金的结构特征非晶态合金与晶态合金最大的区别在于长程无序。晶态合金只要了解一个晶胞中原子的排布，由于周期性，固体中所有原子的排布就都知道了。而非晶态合金结构特点为短程有序、长程无序，即某一个第一近邻、第二近邻原子是有固定排列的，而更远的原子是无序的晶态合金的X射线衍射图有明确的、锐利的衍射峰，而非晶态合金只有几个较圆滑的峰，后面是一些不可分辨的曲线，即非晶态合金不能从X射线衍射中获得太多的信息，目前用径向分布函数来表征非晶态合金结构第125页，课件共156页，创作于2023年2月非晶态合金的制备要获得非晶态，必须要有足够快的冷却速度(>106K/s)，已经发展了许多技术。不同技术，非晶态合金形成过程又有较大的区别。制备方法大致可以分为三类：（1）由气相直接凝聚成非晶态固体，如真空蒸发、溅射、化学气相沉积等，用这种方法非晶材料生长速率相当低，一般只用来制备薄膜（2）由液态快速淬火获得非晶态固体，这是目前最广的制备方法（3）由结晶材料通过辐射、离子注入等方法，可在金属表面产生400um厚的非晶层第126页，课件共156页，创作于2023年2月非晶态合金的分类（1）过渡金属与类金属元素（例如P、S、B、C等）形成的合金，例如Pd80Si20，Au75Si25，Fe80B20，Pt75P25等，一般类金属元素在合金含量约13%～15%（原子比），实践证明，在二元合金中若加入某些第三种元素，更容易形成非晶态材料（2）前－后过渡金属元素之间形成的合金，这类合金在很宽的温度范围内熔点都比较低，形成非晶态的成分范围较宽。例如：Cu－Ti合金，Ti含量可在33～70%之间，又如Ni－Zr合金，Zr的含量可在33～80%之间变化（3）含La系、Ac系元素的非晶态合金第127页，课件共156页，创作于2023年2月性能与应用非晶态合金具有极高的强度和硬度，强度远超过晶态高强度钢，σf/E是衡量材料达到理论强度的程度，一般金属晶态材料σf/E约为1/500，而非晶态含量约为1/50，材料强度利用率大大高于晶态。另外，非晶态合金的抗疲劳度亦很高，如Co基非晶态合金可达1200MPa。非晶态合金的延伸率一般较低，但韧性很好，变形时压缩率可达40%第128页，课件共156页，创作于2023年2月合金

硬度Hv(N/mm2)抗拉强度σ(N/mm2)

延伸率δ(%)

弹性模量E(N/mm2)EHv/σf

Fe80B20

105803400

1.7×105

0.0200.32Fe80P13C7

7450

30400.031.2×105

0.0250.25Co73Si15B12

89203000

0.9×105

0.0340.30Ni78Si10B12

84302450

0.8×105

0.0310.35Cu80Zr20

40201860

0.22Nb50Ni50

8750

1.3×105

非晶态合金机械性能

第129页，课件共156页，创作于2023年2月形状记忆合金形状记忆材料是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的材料形状记忆合金是形状记忆材料中的一种第130页，课件共156页，创作于2023年2月形状记忆合金特征一次记忆（单程）：材科加热恢复原形状后，再改变温度，物体不再改变形状可逆记忆（双程）：物体不但能记忆高温的形状，而且能记忆低温的形状，当温度在高低温之间反复变化时，物体的形状也自动反应在两种形状间变化全方位记忆（全程）：