形状记忆合金课件.ppt

《形状记忆合金课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、形状记忆合金ShapeMemoryAlloy主要内容形状记忆合金的原理形状记忆合金的分类形状记忆合金的制备形状记忆合金的应用形状记忆合金的发展形状记忆效应：具有一定形状的固体材料(通常是具有热弹性马氏体相变的材料)，在某一温度下(处于马氏体状态Mf)进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度(通常是该材料马氏体完全消失温度Af)上时，材料恢复到变形前的初始形状。形状记忆效应原理形状记忆合金在一定范围内发生塑性变形后，经加热到某一温度后能够恢复变形，实质是热弹性马氏体相变。马氏体在外力下变形成某一特定形状，加热时已发生形变的马氏体会回到原来奥氏体

2、状态，这就是宏观形状记忆现象，如右图所示。图6形状记忆效应过程的示意图形状恢复完全可逆需具备以下条件：马氏体相变是热弹性的；母相和马氏体呈现有序的点阵结构；马氏体点阵的不变切变为孪生，亚结构为孪晶或层错；马氏体相变在晶体学上是可逆的。随着形状记忆材料研究的不断深入，发现不完全具备上述条件的合金也可以显示形状记忆效应。温度场可以诱导形状记忆效应，磁场、应力场等也可诱导马氏体相变，出现形状记忆效应。图7传统热诱导形状记忆合金Magneticfield图8磁诱导形状记忆合金合金成分呈现形状记忆效应的合金，其基本合金系就有10种以上，如果把相互组合的合金

3、或者添加适当元素的合金都算在内，则有100种以上。得到实际应用的只有Ti基合金、Cu基合金以及Fe基合金。其余合金则因为有些化学成分不是常用元素而导致价格昂贵，或者有些只能在单晶状态下使用，不适于工业生产。TiNi合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆性能最好的合金材料。TiNi合金强度高、塑性大、耐蚀性好、稳定性好，具有优异的生物相容性在医学上的应用是其它形状记忆合金不能替代的形状记忆合金的经济性是一个重要因素。Cu基合金的记忆性能、耐蚀性能、力学性能等都比TiNi合金差，但价格仅为TiNi合金的l/10，在性能要求不高、反复使用次数少，特别

4、是要降低成本的情况下使用；Fe基合金价格低，加工性能好，力学强度高，在应用方面具有明显的竞争优势，但其形状记忆效应不是很好。合金类型TiNi合金CuZnAl合金恢复应变最大8%最大4%恢复应力最大400MPa最大200MPa循环寿命105(ε=0.02)107(ε=0.005)102(ε=0.02)103(ε=0.005)耐蚀性良好不良，有应力腐蚀破坏加工性不良不太好记忆处理较易相当难表2TiNi合金与CuZnAl合金性能对比形状记忆效应形状记忆合金的形状记忆效应按形状恢复情况可以分为三类：单程形状记忆效应双程形状记忆效应全程记忆效应冷却图10形

5、状记忆效应的三种形式(a)单程(b)双程(c)全程（a）马氏体状态下未变形（b）马氏体状态下已变形（c）放入热水中，高温下恢复奥氏体状态，形状完全恢复图11单程TiNi记忆合金弹簧的动作变化情况没放入热水前放入热水后冷却至室温后再次放入热水后图12双程CuZnAl记忆合金花的动作变化情况图13TiNi合金的全程记忆效应（100℃-室温）图14TiNi合金的全程记忆效应（低温-100℃）形状记忆处理形状记忆合金的制备通常是先制备合金锭，之后进行热轧、模锻、挤压，然后进行冷加工。为把形状记忆合金用做元件，有必要使它记住给定形状。形状记忆处理(一定的热

6、处理)是实现合金形状记忆功能方面不可或缺，至关重要的一环。TiNi合金单程形状记忆处理单程记忆处理方法有三种中温处理低温处理时效处理☞中温处理是将轧制或拉丝加工后充分加工硬化的合金成形成给定形状，在400-500℃温度下保温几分钟到几小时，使之记住形状的方法。此方法由于工艺简单而被广泛采用。☞低温处理是在高于800℃的温度下保温后进行完全退火，然后在室温下制成特定形状，在200-300℃的低温下保温一定时间，以记忆其形状的方法。由于在完全退火的软状态下进行加工，有利于合金记住复杂形状或曲率很小的形状。☞时效处理是一种在800-1000℃温度下固溶

7、处理后进行淬火，然后在400-500℃的温度下进行几小时时效处理的方法。只对Ni含量高于50.5at％的富Ni合金有效。TiNi合金双程记忆处理合金具有双程记忆效应是因为合金中存在方向性的应力场或晶体缺陷，相变时马氏体容易在这种缺陷处形核，同时发生择优生长。通过记忆训练(强制变形)获得双程记忆能力：先获得单程记忆效应，记忆高温相的形状；随后在低于Ms温度，根据需要形状进行一定限度的可恢复变形；加热到As以上温度，试样恢复到高温态形状后，又降低到Ms以下，再变形试件，使之成为低温所需形状；如此反复多次后，就可获得双向记忆效应。TiNi合金全程记忆处

8、理全程记忆效应的出现是由于与基体共格的Ti11Ni14析出相产生的某种固定的内应力所导致，应力场控制了马氏体可逆相变的路径，使马氏体的可