【正文】 Al合金可在很寬的 100℃ ~300℃ 范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 。 大致可分為兩類：一類是以過渡族金屬為基的合金 ， 另一類是貴金屬的 β相合金 。它是一種特殊的雙程形狀記憶效應，只能在富 Ni 的 TiNi合金中出現(xiàn)。 (a) 原始形狀 (b) 拉 直 (c) 加熱后恢復 形狀記憶效應簡易演示實驗 （ a）記憶合金 （ b）馬 達 （ c）螞 蟻 （ d） 人 形狀記憶合金形狀是名副其實的大力士 （ a）智能水溫調(diào)節(jié)器（ b）移動電話天線（ c）牙 刷 形狀記憶合金的應用實例 形狀記憶合金眼鏡架 形狀記憶鉚釘?shù)墓ぷ鬟^程 現(xiàn)以 圖 鉚釘為實例 ， 進一步說明形狀記憶效應 。 具有形狀記憶效應的合金材料即稱為形狀記憶合金 。 用極薄的 形狀記億合金 （ NiTi合金 ） 材料先在正常情況下按預定要求作成半球狀天線 （ 直徑大達數(shù)米 ） ， 然后降低溫度把它壓成一團 ， 裝進登月宇宙飛船帶上天去 。 167。 非熱學性轉(zhuǎn)變 長大速度極快 —相變驅(qū)動力較大，加之相變的共格性和原子的近程遷移 ? 長大激活能較小 M轉(zhuǎn)變量的增加 是依靠降溫過程中新的 M片的不斷形成，而不是依靠已有 M片的繼續(xù)長大 104~107S 動力學特點：變溫形成、瞬間形核（無孕育期）和高速長大（長到極限尺寸） 動力學曲線：體積分數(shù) f f? ， f上升慢 ? f? T?， f上升快 f?： T?， f增加減慢 FeNiMn、 FeNiCr、 動力學曲線：①具有孕育期； ②等溫時間增加 ?M轉(zhuǎn)變量 ?； ③隨轉(zhuǎn)變溫度 ??轉(zhuǎn)變速率 ?、孕育期 ? 但達到某一轉(zhuǎn)變溫度， v ?、孕育期 ? 特點：① 等溫形核、瞬時轉(zhuǎn)變 —熱學性 轉(zhuǎn)變（通過熱激活過程形核）； ② M的等溫轉(zhuǎn)變具有不完全性； 原因： 熱穩(wěn)定 ?G=0； 機械穩(wěn)定 —M轉(zhuǎn)變 的體積變化引起未轉(zhuǎn)變 A的變形，從而使 未轉(zhuǎn)變 A?M轉(zhuǎn)變時切變阻力 ? 具有等溫 +變溫轉(zhuǎn)變的合金： GCr1 W18Cr4V以變溫為主，一定條件下出現(xiàn) 等溫轉(zhuǎn)變 ： FeNi、 FeNiC Ms?0 現(xiàn)象：爆發(fā)相變點 MB（ ? Ms） 瞬時形成，伴有響聲并釋放大量相變潛熱 慣習面： {259}? 有中脊 呈 “ Z”字形排列 尖端具有高應力場 特點： 自促發(fā)形核、爆發(fā)式轉(zhuǎn)變 動力學曲線 :① 直線表示爆發(fā)式轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后 隨溫度降低，又呈現(xiàn)正常的變溫轉(zhuǎn)變； ②隨鎳含量增加， M的爆發(fā)轉(zhuǎn)變量先增后減。大角度晶界 塊： 指慣習面晶面指數(shù)相同與母相取向 相同的板條集團。 淬火冷至室溫存在較多 AR 拉應力、單向壓應力 Ms點 ? 多向壓應力 Ms點 ? 塑性變形 ?Ms點 ?應變誘發(fā)馬氏體 轉(zhuǎn)變的溫度最高限： Md ?Md則不會產(chǎn)生應變誘發(fā) M 原因：①形變能為馬氏體轉(zhuǎn)變提供附加的驅(qū) 動力（機械驅(qū)動力），補償了所需要的部分化學驅(qū)動力，因而使轉(zhuǎn)變可以在 較高的溫度下發(fā)生，即相當于 Ms點 ?。 在低碳鋼中存在 C的擴散現(xiàn)象 1）取向關(guān)系 ① KS關(guān)系： {011}?’//{111}?； 111?’// 011? 24種取向 ②西山關(guān)系： {011}?’//{111}?； 011?’// 211? 差 5?16’ 12種取向 ③ GT關(guān)系： {011}?’//{111}?差 1?； 111?’// 011? 差 2? 對 KS關(guān)系的修正 僅適合 {259}馬氏體，有局限性 2）慣習面 位錯密度較大，畸變能高，而所需形核功小，易于形核。 體心正方點陣 短軸方向空隙： 碳原子有效直徑： 水平： 垂直： c軸伸長、 a軸縮短 體心正方（ a=b＜ c） c/a正方度或軸比 取決于含碳量： ?c??c/a? ?c＞ %體心正方 ?c＜ %體心立方 無序分布、完全有序分布、部分有序分布 M正方度與碳含量的關(guān)系不符合上式 1）無序分布， c/a? 反常低正方度 碳原子在 M中有序化轉(zhuǎn)變 2） c原子幾乎都處于同一組空隙位置（完全有序化）： T回升至室溫 ?無序轉(zhuǎn)變 ?c/a? c=a0+?? a=a0?? c/a=1+?? （ 51） 二、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點 ①與 M相交的表面，一邊凹陷，一邊突起，牽動相鄰 A也呈傾突現(xiàn)象； ②刻劃一條直線，馬氏體形成后變成一條折線 說明： ①馬氏體轉(zhuǎn)變以切變的方式實現(xiàn)； ② M和 A的界面為共格界面 切變共格 M形成 ?伴隨彈性應變產(chǎn)生、蓄積彈性應變能（共格彈性能） ??M尺寸 ? 當 M長大到一定尺寸，使界面上 A中彈性應力超過其彈性極限 ?兩相間的共格 關(guān)系遭破壞 ?M停止生長 實驗依據(jù)：①馬氏體轉(zhuǎn)變前后，碳濃度無變化； ② FeNi合金在極低溫度（ 190℃ ）下， M長大速度仍可達到 105㎝ /s。 強碳化物形成元素（ V、 Ti、 W）：大部分以碳化 物的形式析出，很少溶入 A中，對 Ms點影響不大。 54 馬氏體的組織形態(tài) 一、馬氏體的形態(tài) ： 低中碳鋼、 M時效鋼、不銹鋼、 FeNi合金 1）光鏡分析：群集狀 M、位錯 M 束、塊、板條 板條 M的組織單元 束： 指慣習面晶面指數(shù)相同而在形態(tài)上 呈現(xiàn)平行排列的板條集團。冷卻時：核胚尺寸 ?該溫度下臨界晶核尺寸，則成為晶核并長大 當大于臨界尺寸的核胚消耗光時，轉(zhuǎn)變停止，進一步降低 T才能使更小的核胚 成為晶核 解釋了變溫瞬時形核 等溫過程中，小于臨界尺寸的核胚有可能通過熱激活而使尺寸長大到臨界晶 核尺寸 等溫形核的解釋 —先生成的 M使其周圍 A協(xié)作變形而產(chǎn)生位錯 —促成 M核胚形成 二、馬氏體轉(zhuǎn)變動力學的類型 （降溫）轉(zhuǎn)變 M轉(zhuǎn)變在連續(xù)冷卻過程中進行 M轉(zhuǎn)變量決定于 Ms點以下的過冷度，與等溫停留時間無關(guān)。 ③ 可降低低溫鋼的脆性；④可降低回火脆性； ⑤可提高軸承鋼的接觸疲勞強度；⑥斷裂韌性 ? 二、奧氏體的熱穩(wěn)定化 ：鋼在淬火冷卻過程中由于冷卻緩慢或中途停留而引起 A向 M轉(zhuǎn)變呈現(xiàn) 遲滯現(xiàn)象。 原來 ， 奧秘就在于：這個半球形天線是用當時剛剛發(fā)明不久的 形狀記憶合金 制成的 。即它能記憶母相的形狀 。登上月球后，利用陽光照射的溫度，使天線重新張開，恢復成原來大半球的形狀。 當加熱時恢復高溫相形 狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤畹默F(xiàn)象稱為 全程形狀記憶 效應 。 4. 形狀記憶合金材料的發(fā)展 形狀記憶合金材料目前已有 20余種 。 但長期或反復使用時 ， 形狀恢復率會減小 ， 是尚需探索解決的問題 。 用它制造的發(fā)動機不要汽缸和活塞 ， 而是使記憶合金在反復受熱 、 冷卻過程中 ， 一會兒變形 ． 一會兒又恢復原狀 ，利用所產(chǎn)生的這股力量便可作功 。 如圖 5所示 ， 系 1973年美國試制成第一臺利用海水溫差發(fā)電熱機的結(jié)構(gòu)示意圖 。 例如 ， 圖 6所示系用記憶合金管接頭連接兩根管子的示意圖 。 由于在 Af以上形狀記憶合金變形所對應的應力很大 ， 所以形狀記憶合金管接頭的連接很嚴密 、 牢靠 。但只要把用鎳鈦形狀記憶合金制成的血栓過濾網(wǎng)插入病人的靜脈里（如圖），就能有效防止血栓進入心臟