形狀記憶原理及應(yīng)用-文庫(kù)吧
2025-04-23 04:20 本頁(yè)面
【正文】 第三種情況是在 TiNi合金系中發(fā)現(xiàn)的，在冷熱循環(huán)過(guò)程中，形狀回復(fù)到與母相完全相反的形狀，稱(chēng)為全方位形狀記憶效應(yīng)。 冷卻時(shí)，在無(wú)應(yīng)力條件下馬氏體在母相轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的開(kāi)始溫度 Ms時(shí)開(kāi)始形成。若施加應(yīng)力，馬氏體可以在 Ms以上溫度形成，這種馬氏體稱(chēng)為應(yīng)力誘發(fā)馬氏體（ StressInduced Martensite，簡(jiǎn)稱(chēng) SIM）。它的相變驅(qū)動(dòng)力不是熱能而是機(jī)械能。 形狀記憶合金記憶效應(yīng)機(jī)理 大部分合金記憶材料是通過(guò)馬氏體相變而呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)。馬氏體相變具有可逆性，將馬氏體向高溫相（奧氏體）的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)變。形狀記憶是熱彈性馬氏體相變產(chǎn)生的低溫相在加熱時(shí)向高溫相進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)變的結(jié)果。 形狀記憶機(jī)制示意圖（拉應(yīng)力狀態(tài)） 設(shè) Ms、 Mf分別表示冷卻時(shí)奧氏體（又稱(chēng)為母相）向馬氏轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度和終了溫度，、表示加熱時(shí)馬氏體向奧氏體逆轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度和終了溫度。具有馬氏體逆轉(zhuǎn)變，且與溫度相差（稱(chēng)為轉(zhuǎn)變的熱滯后）很小的合金，將其冷卻到點(diǎn)以下，馬氏體晶核隨著溫度下降逐漸長(zhǎng)大；溫度回升時(shí)，馬氏體相又反過(guò)來(lái)同步地隨溫度上升而縮小，馬氏體相的數(shù)量隨溫度的變化而發(fā)生變化，形狀記憶效應(yīng)是熱彈性馬氏體相變產(chǎn)生的低溫相在加熱時(shí)向高溫相進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)變的結(jié)果。 母相與馬氏體相變的晶體學(xué)可逆性與有序點(diǎn)陣具有密切的關(guān)系，晶體學(xué)可逆性通過(guò)有序點(diǎn)陣的形成自動(dòng)得到保障，在母相 → 馬氏體 → 母相的轉(zhuǎn)變循環(huán)中，母相完全可以恢復(fù)原狀。這就是單程記憶效應(yīng)的原因。上圖中： 行馬氏體相變，母相的一個(gè)晶粒內(nèi)會(huì)生成許多慣習(xí)面位向不同，但在晶體學(xué)上是等價(jià)的馬氏體，把這些慣習(xí)面位向不同的馬氏體叫做馬氏體變體 (Variant),馬氏體變體一般有 24種，由于相鄰變體可協(xié)調(diào)地生成，微觀上相變應(yīng)變相互抵消，無(wú)宏觀變形；（加載），變體界面移動(dòng)，相互吞食，形成馬氏體單晶，出現(xiàn)宏觀變形 ?； ，當(dāng)去除外應(yīng)力時(shí)（卸載）無(wú)形狀改變； Af點(diǎn)的溫度時(shí)，馬氏體通過(guò)逆轉(zhuǎn)變將恢復(fù)到母相形狀。注意形狀記憶合金在逆轉(zhuǎn)變過(guò)程中，單一位向的馬氏體不會(huì)生成多個(gè)位向不同的母相變體。上面已多次提到，相變中的晶體學(xué)可逆性是熱彈性馬氏體相變的重要特征，在熱彈性馬氏體相變中形成的 24種不同位向的馬氏體變體和母相的某一位向的晶格存在著晶格對(duì)應(yīng)關(guān)系。正因?yàn)檫@個(gè)原因，在熱彈性馬氏體逆相變時(shí)能夠完全地回復(fù)到和相變前一樣的母相狀態(tài)。 ]132[高耐熱 SMA Cu24Al3Mn合金淬火態(tài)馬氏體透射電鏡衍襯像和電子衍射花樣 (a)淬火態(tài)衍襯像； (b) [010]晶帶軸衍射斑； (c) [461]晶帶軸衍射斑； (d)[231]晶帶軸衍射斑；
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