【正文】 圖 7 形狀記憶合金制血凝過濾器 圖 8 NiTi形狀記憶合金絲的加工與使用示意圖 本 章 總 結(jié) 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)及正方度的含義； 馬氏體的轉(zhuǎn)變特點(diǎn)； 馬氏體的組織形態(tài)特征（重點(diǎn)是板條馬氏體和片狀馬氏 體）、壓結(jié)構(gòu)及其機(jī)械性能的差異； 馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)特點(diǎn)； 影響 Ms點(diǎn)的因素； 馬氏體轉(zhuǎn)變的動力學(xué)類型； 馬氏體的機(jī)械性能； 奧氏體的穩(wěn)定化（熱穩(wěn)定化 +機(jī)械穩(wěn)定化） 熱彈性馬氏體和形狀記憶效應(yīng)的概念。 目前 ， 國外正在研究用記憶合金制造機(jī)器人 ， 其動作由微處理機(jī)來控制 。 首先在 Af溫度以上使記憶合金管接頭的內(nèi)徑比它所要連接的管子的外徑略小一點(diǎn) ， 進(jìn)行管路連接時先將記憶合金管接頭冷卻到 Mf以下的低溫 ， 使之轉(zhuǎn)變成馬氏體 。 這種彈力有一部分沿輪子的切線作用 ， 推動輪子旋轉(zhuǎn) 。 這種發(fā)動機(jī)可以利用太陽能或其他熱源改變其葉片形狀而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩 ， 使曲軸轉(zhuǎn)動而做功 。 從價格上看 ， 鐵系形狀記憶合金比 NiTi系和 Cu系低得多 ， 易于加工 ， 強(qiáng)度高 ， 剛性好 ， 所以是很有競爭力的新合金系 。 但存在原材料價格昂貴 ， 制造工藝?yán)щy ， 切削加工性不良等不足 。 在外力作用下進(jìn)行一定程度的變形后，孿晶結(jié)構(gòu)生長成處于外力擇優(yōu)位向的同系晶體，而產(chǎn)生了高達(dá)百分之幾、甚至 20%的剪切變形量。 （ a）成型（ T＞ Ms）； （ b）扳直兩腳（ T＜ Mf）； （ c）插入（ T＜ As）； （ d）加熱（ T＞ Af） 圖 2 形狀記憶鉚釘?shù)墓ぷ鬟^程 形狀記憶效應(yīng)的類型 形狀記憶效應(yīng)可分為 3種類型 ：單程形狀記憶效應(yīng)、雙程形狀記憶效應(yīng)和全程 形狀記憶效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)不同、性能各異，不同溫度下的組織結(jié)構(gòu)促使大批原子協(xié)調(diào)運(yùn)動，使合金具有記憶待性。 可是 ， 美國科學(xué)家在 20世紀(jì) 50年代偶然發(fā)現(xiàn) ， 某些金屬合金也具有一種所謂 “ 形狀記憶 ” 的功能 。 ：①維持共格界面 —M與 A的比容差小 ?使界面上的應(yīng)變減小處于 彈性范圍； ②母相具有有序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（規(guī)律性強(qiáng)、對稱性低） 利于正、逆 轉(zhuǎn)變母相與馬氏體維持原有不變的晶體學(xué)取向關(guān)系 ?轉(zhuǎn)變的完全可逆性 二、熱彈性馬氏體的偽彈性行為 由應(yīng)力變化引起的非線性彈性行為 — 偽彈性、超彈性 致變因素：應(yīng)力 應(yīng)力 ??馬氏體片長大 應(yīng)力 ??馬氏體片減小 三、形狀記憶效應(yīng) 1. 阿波羅飛船登月所用天線奧秘所在 ? 2. 什么是形狀記憶效應(yīng)？ 3. 形狀記憶效應(yīng)的實(shí)質(zhì) 4. 形狀記憶合金材料的發(fā)展 5. 形狀記憶合金的應(yīng)用實(shí)例 1. 阿波羅飛船登月所用天線奧秘所在 那是 1969年 7月 2 0日 ， 乘坐 “ 阿波羅 ” 11號登月宇宙飛船的美國宇航員阿姆斯特朗在月球上踏下的第一個人類的腳印 ， 這位勇士從月球傳回的富有哲理的聲音： “ 對一個人來說 ， 這僅僅是一小步；但對整個人類來說 ， 這是跨了一大步 ......。 ③ 條狀，慣習(xí)面 {112}?或 {111}? 符合西山關(guān)系； ④ 形成原因：自由表面不受壓力（ Ms?），內(nèi)部三向壓力（ Ms?） 56 馬氏體的性能 一、馬氏體的強(qiáng)度和硬度 ：主要決定于含碳量，合金元素的影響較小 ?c??HRC? ?c?% 顯著提高 ?c?% 提高不顯著 ?AC1 淬火 ?c?% HRC不再增加 —出現(xiàn) AR ?AC3 淬火 ?c?% HRC降低 – AR大量增加 :?c???s? ?c?% ?s不再增加 強(qiáng)硬化機(jī)制 : 過飽和碳 間隙固溶體 點(diǎn)陣畸變 —應(yīng)力場（與位錯交 互作用） 碳釘扎位錯 —M強(qiáng)化 ?c?%碳原子靠近 —應(yīng)力場相互抵消 —強(qiáng)化效果 ? 合金元素：置換固溶體 —強(qiáng)化效果小 中亞結(jié)構(gòu)引起的強(qiáng)化 ?c?%板條 M—位錯 —碳釘扎位錯引起固溶強(qiáng)化 ?c?%片狀 M—孿晶 —阻礙位錯運(yùn)動 —附加強(qiáng)化 淬火、淬火后室溫停留、外力作用 —自回火 —碳原 子發(fā)生偏聚或碳化物彌散析出 —M晶體內(nèi)顯微結(jié)構(gòu) 不均勻 —時效強(qiáng)化 ?c??時效強(qiáng)化顯著 小結(jié) ：①低碳 M：固溶強(qiáng)化 +時效強(qiáng)化； ② ?c?，除固溶強(qiáng)化，亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用 ? ③原 A晶粒和 M束尺寸越細(xì)， ?s? M的硬、強(qiáng)度主要受 ?c和亞結(jié)構(gòu)控制 問題： A和 M含碳量相同，為什么固溶于 A的碳原子強(qiáng)化效果不大，而固溶 于 M的碳原子強(qiáng)化效果顯著？ 二、馬氏體的塑性和韌性 1.?c?% M的塑韌性高 位錯型亞結(jié)構(gòu) ①滑移系多；②板條 M平行生長，互不撞擊，不產(chǎn)生裂紋； ③ AR薄膜包圍板條 M周圍 2. ?c?% ?c??M的塑韌性 ? ①孿晶 —滑移系少（只有孿晶面及孿晶方向一致的滑移系才能在塑變中起作 用，滑移系減少 —塑變難以進(jìn)行）；②片 M成長時，相互撞擊 —顯微裂紋 ； ③ C原子偏聚在孿晶界上 —脆性 ? 1)產(chǎn)生原因 — 撞擊機(jī)理 只在片 M中產(chǎn)生 M的長大速度極快 —引起片 M相互撞擊 —M的脆性大，且片 M不能作相應(yīng)的塑 變來消除應(yīng)力 —應(yīng)力 ?產(chǎn)生裂紋 類型：穿針型、邊界型 2）影響顯微裂紋的因素 裂紋敏感度：單位體積中的裂紋面積 SV ① 碳含量的影響： ?c?% {225}? ?c??SV? ?c?% {259}? ?c??M形態(tài)改變（厚而短） —M尺寸 ?撞擊幾率 ? SV? ② 奧氏體晶粒大小的影響 :A晶粒 ?? SV?；奧氏體化溫度 ?? SV? ③ 淬火冷卻溫度： T越低 ? AR減少 ?M量 ?? SV? ④ M轉(zhuǎn)變量的影響： f ?? SV?，當(dāng) f?27%， SV不再隨 f增大 3）控制措施 ①使奧氏體化溫度降低 晶粒小， M中含碳量少； ②等溫淬火 下貝氏體； ③淬火后立即回火，以利于裂紋的焊合。 形核位置 —結(jié)構(gòu)不均勻區(qū)域（晶體缺陷、內(nèi)表面、形變區(qū)） 缺點(diǎn)：只能說明形核的不均勻性，不能解釋變溫瞬時形核。 原因 ：大量塑性變形在 A中引起的晶體缺陷組態(tài)強(qiáng)化了母相，阻礙 M的形成。 52 馬氏體相變熱力學(xué) 一、馬氏體相變熱力學(xué)條件 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁葱枰疃冗^冷？ 熱力學(xué)條件： ?G?0 轉(zhuǎn)變時的能量消耗（相變阻力）： ①形成新的界面而消耗界面能； ②因新相的比容增大和維持切變共格而引起的彈性應(yīng)變能； ③產(chǎn)生宏觀均勻切變而作功； ④產(chǎn)生宏觀不均勻切變而在馬氏體中形成高密度位錯和細(xì)微孿晶（以能量 的形式儲存于 M中）； ⑤使鄰近的奧氏體發(fā)生協(xié)作變形而作功。第五章 馬氏體轉(zhuǎn)變 研究目的：淬火 高的強(qiáng)韌性、硬脆不是 M的唯一特性 低碳馬氏體 高強(qiáng)度、高硬度，較低的塑韌性 中碳馬氏體 很高的強(qiáng)度、高脆性、低塑韌性 高碳馬氏體 研究內(nèi)容： ； ； A量的因素及控制方法 重點(diǎn)： ； ； ； 難點(diǎn)： ； 。 相變熱力學(xué)表達(dá)式： ?G=－ ?G???’+ ?GS+?GE+ ?GP ?Gs—① ?GE ② （彈性應(yīng)變能消耗） ?GP ③ ④ ⑤ （塑性應(yīng)變能消耗） M形成條件： ?G?0 則 ?G???’? ?GS+?GE+ ?GP M轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力主要是為了克服相變時的切變和形變（塑性 +彈性）的阻力 母相中缺陷的作用（兩個相反效果）：①形成一定的組態(tài)而提高母相的強(qiáng) 度，使相變阻力增大；②為相變提供能量，使相變驅(qū)動力增大。 在 ? Md進(jìn)行塑變 少量塑變 促進(jìn) M轉(zhuǎn)變 大量塑變 抑制 M轉(zhuǎn)變 T