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《081324141周斌 形状记忆合金的制备与表征》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、一种Cu-Zn-Al形状记忆合金的制备与表征一、文献综述形状记忆效应是20世纪30年代首次被发现并公开报道的，美国哈佛大学A.B.Greninger等学者在CuZn合金中发现，马氏体会伴随着加热和冷却而收缩并长大，但在当时并未引起足够的重视。直到1963年，美国海军武器实验室Buehler等人发现了等原子TiNi合金中的形状记忆现象，形状记忆效应的应用开发才得以促进，并由此拉开了世界范围的形状记忆合金研究热潮的序幕。形状记忆合金第一次获得实际应用是在1971年，美国Raychem公司成功制造出TiNi形状记忆合金管接头并应用到F-14战斗机的液压管连接件，此后这
2、种管接头成功替代了传统连接件并在各种型号的飞机上使用数百万只，至今无一例失效。我国自1978年开始，率先由北京有色金属研究总院、哈尔滨工业大学、大连理工大学、上海钢铁研究所、天津冶金研究所等开展形状记忆合金基础及应用研究，其中最具代表性的例子就是北京有色金属研究总院于1982年成功研制了钛镍记忆合金牙齿矫形丝并批量出口美国。国内记忆合金应用及产业化进程大体上可分为3个阶段：基础研究阶段。20世纪70年代末至80年代末这一阶段主要是记忆合金的基础理论研究、材料研究及生物相容性研究阶段，研究主要集中在大学、医院及科研院所，而这3者的有机结合也是我国记忆合金研究的重要
3、特点。应用研究阶段。20世纪80年代末到90年代末主要是记忆合金产品设计开发和初步应用阶段，研究主力依然集中在大学、科研院所和医院，我国在此领域已经占有一席之地。1999年国际形状记忆合金年会上，与会专家公认美、日、中3国处于国际形状记忆合金的前沿水平。美国以在航空航天上的应用为代表，日本以日用产品为代表，而中国以医疗器械为代表。产业化发展阶段。20世纪末以来，我国的形状记忆合金发展步入了产业化发展阶段。以科研院所背景的国有控股公司及记忆合金专家创办的民营公司为代表，一批记忆合金专业生产企业相继成立，我国的记忆合金产业蓬勃发展并逐步走向良性轨道。在不断地研究与应
4、用当中，形状记忆合金的应用研究取得了长足进步，应用范围几乎涉及产业界的所有领域。迄今为止已经发现有相当多的材料存在形状记忆效应，但获得实际应用的主要有3大类别：TiNi基、Cu基和Fe基合金。钛镍合金因其良好的形状记忆特性、超弹性、耐磨耐蚀性和高阻尼特性在航空航天、机械电子、能源交通及日常生活等领域得到了广泛应用，而优良的生物相容性能更是使其成为一种理想的生物医用材料。Cu基形状记忆合金因其较为低廉的造价、良好的双向形状记忆性能及较好的加工性能，在感温、控温元件、驱动元件等方面获得了应用，其中CuZnAl合金已进入工业应用阶段，CuAlNi合金已接近市场引入阶段
5、。Fe基合金中的FeMnSi合金具有滞后大、无需低温扩孔、成本低等优点，可替代TiNiFe、TiNiNb用于制作管接头。随着形状记忆合金研究工作的深入进行,在记忆合金获得广泛应用的同时,新发展起来的铜基记忆合金由于价格低廉、制造容易,并具有优良的记忆性能而引起重视,是目前大力发展的合金体系之一。但所有的铜基记忆合金均存在稳定性差、晶粒粗大,各向异性弹性系数高的缺点,影响着铜基记忆合金的应用。因此,许多铜基形状记忆合金的研究工作,围绕着铜基记忆合金的记忆性能的稳定性展开。铜基记忆合金的记忆性能不稳定,主要是由热弹性马氏体的稳定化引起的。目前的研究工作认为,引起热弹
6、性马氏体稳定化的原因可能是以下几种：(1)淬火过程中保留的过饱和空位迁移至马氏体界面,对马氏体界面的推移起钉扎作用；(2)由于成份变化或脱溶相的析出时效,改变了界面结构,使马氏体界面被钉扎而不能移动；(3)由于淬火过程中的冷却速度过快,抑制了B2到DO3的有序转变,至使淬火并时效后的马氏体与残余相之间的结构不对应,造成马氏体稳定化；(4)淬火后刚产生的马氏体不稳定,在马氏体状态时效过程中,最邻近和次邻近的原子会发生重新排列,产生再有序化,以降低能量,使得马氏体变得稳定。目前已研究出避免马氏体稳定化的几种较为有效的热处理措施：(1)避免直接淬火，采用中间停留温度位
7、于马氏体转变起始温度以上的分级淬火；(2)直接淬火后立即加热至母相转变完成温度以上进行时效处理；(3)直接淬火后迅速在马氏体转变完成与母相转变完成的温度区间进行热循环。二、形状记忆效应本质的分析1.热弹性马氏体所具有的晶体学可逆性是产生形状记忆的主要原因。具有热弹性马氏体相变的合金,当温度降低到相变温度时,马氏体晶核就会生成,并且急速长到一定的尺寸,但它并不是最终大小,随着温度的进一步下降,已生成的马氏体会继续长大,同时还有新的马氏体形核并长大。当下降到Mf温度以下,马氏体就长大到最终大小。当温度处在Mf～Ms之间时,若给以反向变温,使温度升高马氏体会收缩,出现
8、弹性式的消长现象。且在相
