新型材料的熱處理
發(fā)布者：yflwzj 發(fā)布時間：2012-08-13 08:06:42
新型材料的熱處理
1．形狀記憶合金熱處理
到目前為止，發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有20余種，但得到實際應(yīng)用四只百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蝕性好。疲勞壽命高，適用于人體植入、生物、航天及原子工程。后者價格低廉（僅為前者的1/10），加工性能好，可普遍應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。
近年來，形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。例如，已做成噴氣戰(zhàn)斗機的液壓系統(tǒng)導管；利用低質(zhì)能源的固體發(fā)動機；航天工程上的可折疊宇航天線；醫(yī)學上用的牙齒整畸弓絲；矯正脊椎骨的哈氏棒；電器工業(yè)上的自動觸頭，保安裝置；控制上的熱敏元件，溫度開關(guān)；直至玩具和生活用品。
形狀記憶合金的熱處理主要是圍繞其熱彈性馬氏體相變而展開的。形狀記憶效應(yīng)的含義是：某些具有熱彈性馬氏體相變動合金材料，在馬氏體狀態(tài)，進行一定限度的變形或變形誘發(fā)馬氏體后，則在隨后的加熱過程中，當溫度超過馬氏體相消失的溫度時，材料能完全恢復到變形前的形狀和體積。
馬氏體相變最初是在鋼中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，并作為鋼的熱處理技術(shù)基礎(chǔ)加以研究；而形狀記憶合金的記憶效應(yīng)則是靠材料中發(fā)生熱彈性馬氏體相變所產(chǎn)生的，它已成為馬氏體相變領(lǐng)域中占據(jù)首要地位的研究課題，并開辟了馬氏體應(yīng)用研究的新領(lǐng)域。現(xiàn)在研究較多的有Ti-Ni，Au-Cd，Cu-Zn，Ag-Cd，Ni-Al，Co-Ni，F(xiàn)e-Ni等十數(shù)個系列。馬氏體相變是一種固態(tài)相變，是一種偽切變引起原子短程擴散的相變。通過對形狀記憶合金的研究，認為只有在具備馬氏體相變是熱彈性的及馬氏體屬于對稱性低的點陣結(jié)構(gòu)，而母相晶體為對稱性較高的立方點陣結(jié)構(gòu)，并且大都是有序的等條件時才會有記憶效應(yīng)。
具有形狀記憶效應(yīng)的合金稱為記憶合金，其形狀記憶效應(yīng)產(chǎn)生的主要原因是相變。大部分形狀記憶合金的相變是具有可逆性的熱彈性馬氏體相變，而溫度和應(yīng)力是熱彈性馬氏體相變的兩個獨立變量，因此，形狀記憶合金的熱處理是影響其形狀記憶效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一。熱處理工藝主要有以下幾個方面。
1. 淬火熱處理
母相（奧氏體）經(jīng)高溫迅速淬火會受到淬火空位和位錯的交互作用而強化。溫度越高強化也更為顯著，淬火冷卻速度增如也會強化母相，但過分強化又會影響馬氏體轉(zhuǎn)變的進行，從而影響記憶回復轉(zhuǎn)變，一般要根據(jù)不同材料而選擇不同的淬火介質(zhì)。
2．熱預變形處理
為了強化母相（奧氏體）提高滑夠變形的抗力，但同時又不能使馬氏體相變發(fā)生因難，除了合金元素的作用之外，熱預變形也是一種有效的方法，即在高溫獲得奧氏體相后，再在高于Ms點以上溫度進行熱預變形，則既可以使母相奧氏體得到強化，同時又不產(chǎn)生馬氏體，從而使合金的記憶效應(yīng)得到明顯提高。但熱預變形溫度過高會產(chǎn)生相反影響，使母相強度下降。在應(yīng)變過程中產(chǎn)生滑移，從而降低記憶效應(yīng)。同樣，熱預變形時應(yīng)變量過大，會使母相內(nèi)缺陷增多而降低記憶效應(yīng)。
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