【正文】 ? t ? 利于 C及合金元素溶入 A，成分均勻 Ms? A晶粒長(zhǎng)大， C原子活動(dòng)能力 ??在 A中位錯(cuò)線上偏聚 ? Ms? A晶粒的大小不是影響 Ms點(diǎn)的主要因素 應(yīng)用：高速鋼的等溫淬火工藝 1）部分轉(zhuǎn)變?yōu)?P?剩余 A為貧碳區(qū)（相對(duì)） Ms? 2） 部分 轉(zhuǎn)變?yōu)?B?剩余 A為富碳區(qū)（相對(duì)） Ms? 167。 3. 核胚凍結(jié)理論 基本觀點(diǎn)：在 A中已經(jīng)預(yù)先存在具有 M結(jié)構(gòu)的微區(qū) 存在于與各種晶體缺陷 有關(guān)的位置。 4） M的斷裂機(jī)制 ①高碳片狀 M:裂紋源是 M內(nèi)的顯微裂紋 ②低碳板條 M:小應(yīng)力 —變形自我吸收； 大應(yīng)力 —沿 M束的橫截面擴(kuò)展 {100} 小結(jié)：塑韌性主要決定于亞結(jié)構(gòu)的類型 孿晶 ?塑韌性 ? ① Ms??孿晶 ??塑韌性 ?； ② AR的存在提高斷裂韌性和疲勞壽命。 ” 宇航員的形象和聲音是如何從月球返回來(lái)的呢 ？ 細(xì)心的觀眾也許會(huì)發(fā)現(xiàn) ， 宇航員登月后 ， 安裝在飛船上的一小團(tuán)天線 ， 在陽(yáng)光照射下迅速展開(kāi) ， 伸展成半球狀 ， 開(kāi)始了自己的工作 。 它們能在某一溫度下成型為一種形狀 ， 而在另一溫度下則又變回到原始的形狀 。 上面提到的美國(guó)登月宇宙飛船上的自展天線，就是用鎳鈦形狀記憶合金做成的。 圖 3種不同類型形狀記憶效應(yīng)的對(duì)照。 若隨后將這種變形馬氏體加熱至超過(guò)馬氏體逆轉(zhuǎn)變成奧氏體時(shí)的相變終了溫度 Af 時(shí) ， 馬氏體相反過(guò)來(lái)又變?yōu)槟赶?。 近年來(lái)發(fā)展了一系列性能得到提高的材料 ， 在 NiTi合金中加入其它元素 ， 開(kāi)發(fā)了 NiTiCu、 NiTiNb、 NiTiCr、 NiTiFe等系列合金 。 5. 形狀記憶合金的應(yīng)用實(shí)例 從外觀上看 ， 形狀記憶合金不但能受熱膨脹 、 伸長(zhǎng) ，也可以受熱收縮和彎曲 ， 這主要取決于它的原始形狀 。 英國(guó)已有廠家制造出了黃銅熱發(fā)電機(jī) 。 當(dāng)輪輻轉(zhuǎn)入冷水槽內(nèi)時(shí) ， 伸直的合金絲又恢復(fù)彎曲形狀 。 此時(shí)管接頭在較低的應(yīng)力下即能變形 ， 可以用專用的工具對(duì)管接頭進(jìn)行擴(kuò)徑 ， 使其內(nèi)徑略大于將要被連接的管子 。 圖 6 使用形狀記憶合金管接頭連接管路 （ 3） 用于醫(yī)療器械方面 記憶合金在醫(yī)療上的應(yīng)用也很引人注目。 本 章 習(xí) 題 試說(shuō)明什么是馬氏體？鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)？馬氏體的正方度 取決于什么？ 馬氏體轉(zhuǎn)變有哪些主要特點(diǎn)？ 簡(jiǎn)述鋼中板條馬氏體和片狀馬氏體的形貌特征、亞結(jié)構(gòu)以及其機(jī) 械性能的差異。其 NiTi合金絲的加工與使用全過(guò)程如圖 。 在電子儀器方面用作接插件 ， 用于集成線路的釬焊等 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 全部飛行事故中有 1/3是由于液壓系統(tǒng)接頭泄漏而引起的 。 當(dāng) U型環(huán)進(jìn)入熱水槽時(shí) ， 就突然伸直 ， 產(chǎn)生彈力 。 這種作功的本領(lǐng)就意味著形狀記憶合金有可能把溫差轉(zhuǎn)變成一種新型能源 ， 第一臺(tái)形狀記憶熱發(fā)動(dòng)機(jī) ， 在美國(guó)于 1968年取得了專利權(quán) ， 目前 ， 這種熱發(fā)動(dòng)機(jī)又有了新的發(fā)展 。 如 FePt、 FePd、 FeCoNiTi、 FeMnSi、FeMnSiCr等 。 表 具有形狀記憶的合金系 ① NiTi基合金 其原子比為 1∶ 1， 具有高的耐熱性 、 耐蝕性 ， 高的強(qiáng)度 ， 以及其它材料無(wú)可比擬的耐熱疲勞性與良好的生物相容性 。 條件 :① 必須具有熱彈性 M轉(zhuǎn)變 —M轉(zhuǎn)變的熱彈性行為； ②亞結(jié)構(gòu)是孿晶或?qū)渝e(cuò) —形成擇優(yōu)取向的偽單晶； ③母相具有有序化結(jié)構(gòu) —逆轉(zhuǎn)變時(shí) M與 A保持特定取向關(guān)系 圖 4 形狀記憶過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)變化的示意圖 某些具有熱彈性馬氏體相變的材料，當(dāng)溫度低于馬氏體相變的Mf 點(diǎn)時(shí)，變成在低溫下穩(wěn)定的馬氏體相；這些馬氏體相由晶體結(jié)構(gòu)相同、結(jié)晶方向不同的孿晶體構(gòu)成，這些孿晶界面受很小的力即可移動(dòng)。 顯然這個(gè)鉚釘可以用于手和工具無(wú)法直接去操作的場(chǎng)合 。 在轉(zhuǎn)變溫度之上，它具有一種組織結(jié)構(gòu)；而在轉(zhuǎn)變溫度之下，它又具有另一種組織結(jié)構(gòu)。 圖 1 用 NiTi形狀記憶合金制成的通訊衛(wèi)星天線略圖 Mf—馬氏體轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)；As—馬氏體向原始相轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度； Af—馬氏體向原始相逆轉(zhuǎn)變的終了溫度； 2. 什么是形狀記憶效應(yīng)？ 多少年來(lái) ， 人們一直認(rèn)為 ， 只有人和某些動(dòng)物才有 “ 記憶 ” 功能 ， 非生物是不能有這種功能的 。 58熱彈性馬氏體與形狀記憶效應(yīng) 一、熱彈性馬氏體 :具有隨溫度升降引起 M片的消長(zhǎng)這種特性的馬氏體。 ： Fe30Ni、 FeNiC 只產(chǎn)生于表層的馬氏體 表面馬氏體 特點(diǎn)：①等溫條件下形成，形核需孕育期； ②長(zhǎng)大速度慢（ 1 102㎝ /s），深度 ?m?s?20~30?m。 55馬氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué) 一、馬氏體轉(zhuǎn)變的形核 出發(fā)點(diǎn)：把 M轉(zhuǎn)變看作單元素的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，形核功（ ?W） 和核胚長(zhǎng)大激 活能（ U）決定形核率 ?形核功來(lái)源于熱起伏，核胚的長(zhǎng)大靠原子一個(gè)個(gè)地從 母相轉(zhuǎn)入新相實(shí)現(xiàn)。 應(yīng)變誘發(fā) M與形變度的關(guān)系： 在 Ms~Md溫度范圍內(nèi)塑性形變度越大，則形變 誘發(fā) M的形成量越多，但形變對(duì)隨后冷卻時(shí)繼續(xù)發(fā)生的 M轉(zhuǎn)變起抑制作用。 FeNi、 AgCd、 NiTi 冷卻時(shí) A?M；重新加熱時(shí) M?A As逆轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度； Af逆轉(zhuǎn)變終止溫度 快速加熱 一般觀察不到 —M加熱時(shí)在溫度尚未到達(dá) As點(diǎn)的過(guò)程中發(fā)生分解（回火） ①低碳馬氏體：密度較高的位錯(cuò) ②高碳馬氏體：細(xì)的孿晶 ③有色金屬 M的亞結(jié)構(gòu)為孿晶或?qū)渝e(cuò) 相變時(shí)不均勻切變的產(chǎn)物 167。 167。 二、 Ms點(diǎn)的物理意義 奧氏體和馬氏體兩相自由能差達(dá)到相變所需的最小化學(xué)驅(qū)動(dòng)力值時(shí)的溫 度，或反映了使馬氏體轉(zhuǎn)變得以進(jìn)行所需要的最小過(guò)冷度 。 53馬氏體轉(zhuǎn)變的切變模型 一、 Bain模型 將面心立方點(diǎn)陣看作體心正方點(diǎn)陣 軸比 c/a= Z’軸收縮 X’、 Y’伸長(zhǎng) M： c/a=~ 優(yōu)點(diǎn)：①解釋了 A?M時(shí)，原子作最小距離的簡(jiǎn)單移動(dòng)；②取向關(guān)系確定。 微區(qū)隨 T?而被凍結(jié)到低溫，在沒(méi)有成為可以長(zhǎng)大成 M的晶核以前稱為核胚。 三、馬氏體的相變誘發(fā)塑性 合金在 M轉(zhuǎn)變過(guò)程中塑性有所增加 產(chǎn)生原因：①應(yīng)變誘發(fā) M?加工硬化率 ??形變 困難，阻礙頸縮 提高均勻形變的塑性；②應(yīng)力集 中處產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā) M，比容比母相大 — 應(yīng)力松弛 ? 防止裂紋產(chǎn)生 應(yīng)用：變塑鋼 Md?20℃ ?Ms 四、馬氏體彈性模量 E— 金屬間原子結(jié)合力的大小 M中固溶碳量 ??晶格畸變 ?Fe原子間結(jié)合力 ? ?E? 回火后，過(guò)飽和碳脫溶析出 — E恢復(fù) 五、馬氏體的其它性能 ：?jiǎn)挝毁|(zhì)量物質(zhì)的體積 — 密度的倒數(shù) M?P?A ?c??比容差 ??淬火前后體積變化 ??組織應(yīng)力 ??變形開(kāi)裂傾向 ? ： ?c??磁飽和強(qiáng)度 ? M內(nèi)應(yīng)力高 ?磁矯頑力高 ： ?c??電阻 ? 一、奧氏體的穩(wěn)定化現(xiàn)象 ：由于 外界條件 的變化而引起 A?M呈 遲滯 現(xiàn)象。 月 、 地之間的信息就是通過(guò)它傳輸過(guò)來(lái)的 。 這種奇特的 “ 形狀記憶 ” 功能可以保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間 ， 并且重復(fù)千萬(wàn)次都準(zhǔn)確無(wú)誤 。這種合金在轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，堅(jiān)硬結(jié)實(shí)，強(qiáng)度很高，敲起來(lái)鏗鏘作響；而低于轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，它卻十分柔軟，易于冷加工。所謂 單程形狀 記憶效應(yīng) 就是材料在高溫下制成某種形狀，在低溫相時(shí)將其任意變形，再加 熱時(shí)恢復(fù)為高溫相形狀，而重新冷卻時(shí)卻不能恢復(fù)低溫相時(shí)的形狀。這種形狀變化 ， 也可發(fā)生在馬氏體相變溫度以上 。 需特別指出的是研究人員在 NiTi合金中