㈠ 什麼是形狀記憶效應常用的形狀記憶合金有哪些
記憶合金是一種原子排列很有規則、體積變為小於0.5%的馬氏體相變合金.這種合金在外力作用下會產生變形,當把外力去掉,在一定的溫度條件下,能恢復原來的形狀.由於它具有百萬次以上的恢復功能,因此叫做"記憶合金".當然它不可能像人類大腦思維記憶,更准確地說應該稱之為"記憶形狀的合金".此外,記憶合金還具有無磁性、耐磨耐蝕、無毒性的優點,因此應用十分廣泛.科學家們現在已經發現了幾十種不同記憶功能的合金,比如鈦-鎳合金,金-鎘合金,銅-鋅合金等. 形狀記憶合金可以分為三種:單程記憶效應形狀記憶合金在較低的溫度下變形,加熱後可恢復變形前的形狀,這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應.雙程記憶效應某些合金加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時又能恢復低溫相形狀,稱為雙程記憶效應.全程記憶效應加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀,稱為全程記憶效應. 三種記憶效應如下圖所示. 目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等. 最早關於形狀記憶效應的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的記憶合金肋骨骨折接骨板 .他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性.後來在Cu-Zn合金中也發現了同樣的現象,但當時並未引起人們的廣泛注意.直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應,才引起了材料科學界與工業界的重視.到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發現了與馬氏體相變有關的形狀記憶效應.幾十年來,有關形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題,並為此召開了多次專題討論會,不斷豐富和完善了馬氏體相變理論.在理論研究不斷深入的同時,形狀記憶合金的應用研究也取得了長足進步,其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域. 編輯本段形狀記憶合金的具體應用工業應用(1)利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復.如管接頭、天線、套環等. (2)外因性雙向記憶恢復.即利用單程形狀記憶效應並藉助外力隨溫度升降做反復動作,如熱敏元件、機器人、接線柱等. (3)內因性雙向記憶恢復.即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動作,如熱機、熱敏元件等.但這類應用記憶衰減快、可靠性差,不常用. (4)超彈性的應用.如彈簧、接線柱、眼鏡架等. 記憶合金材料鏡架以記憶合金製成的彈簧為例,把這種彈簧放在熱水中,彈簧的長度立即伸長,再放到冷水中,它會立即恢復原狀.利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫,在熱水溫度過高時通過"記憶"功能,調節或關閉供水管道,避免燙傷.也可以製作成消防報警裝置及電器設備的保安裝置.當發生火災時,記憶合金製成的彈簧發生形變,啟動消防報警裝置,達到報警的目的.還可以把用記憶合金製成的彈簧放在暖氣的閥門內,用以保持暖房的溫度,當溫度過低或過高時,自動開啟或關閉暖氣的閥門.作為一類新興的功能材料,記憶合金的很多新用途正不斷被開發,例如用記憶合金製作的眼鏡架,如果不小心被碰彎曲了,只要將其放在熱水中加熱,就可以恢復原狀.不久的將來,汽車的外殼也可以用記憶合金製作.如果不小心碰癟了,只要用電吹風加加溫就可恢復原狀,既省錢又省力,很是方便.管道結合和自動化控制方面記憶合金已用於管道結合和自動化控制方面,用記憶合金製成套管可以代替焊接,方法是在低溫時將管端內全擴大約 4%,裝配時套接一起,一經加熱,套管收縮
㈡ 記憶金屬的分類
形狀記憶合金可以分為三種:
(1)單程記憶效應
形狀記憶合金在較低的溫度下變形,加熱後可恢復變形前的形狀,這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。
(2)雙程記憶效應
某些合金加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時又能恢復低溫相形狀,稱為雙程記憶效應。
(3)全程記憶效應
加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀,稱為全程記憶效應。
目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。
最早關於形狀記憶效應的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。後來在Cu-Zn合金中也發現了同樣的現象,但當時並未引起人們的廣泛注意。直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應,才引起了材料科學界與工業界的重視。到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發現了與馬氏體相變有關的形狀記憶效應。幾十年來,有關形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題,並為此召開了多次專題討論會,不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。在理論研究不斷深入的同時,形狀記憶合金的應用研究也取得了長足進步,其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域。
㈢ 請問記憶金屬怎麼固定它的初始形狀謝謝
1.TiNi形狀記憶合金產品品種及規格
名稱 牌號 相變溫度 類型 規格(mm) 標准 應用范圍
記憶型鈦鎳合金 TiNi-01 20oC-40oC 絲 Φ0.1-4.0 Q/XB1516 應力棒、熱驅動彈簧、溫控元件等
TiNi-01 45oC-90oC 棒 Φ4.0-10.0
超彈型鈦鎳合金 TiNi-ss 5oC-15oC 絲 Φ0.1-4.0 Q/XB1516 通信天線、眼鏡架、文胸托架等
棒 Φ4.0-10.0
板 δ0.1-5.0 Q/XB1516
低溫超彈性鈦鎳合金 TN3 <5oC 絲 Φ0.1-4.0 Q/XB1516 通信天線、眼鏡架、文胸托架等
棒 Φ4.0-10.0
低溫超彈性鈦鎳合金 TNC <-15oC 絲 Φ0.1-4.0 Q/XB1516 通信天線、眼鏡架、文胸托架等
棒 Φ4.0-10.0
醫用鈦鎳合金 TiNi-yy 33oC±3oC 絲 Φ0.1-4.0 Q/XB1520 接骨板、騎縫釘、編織網支架、矯行絲、醫用導引絲等
棒 Φ4.0-10.0
板 δ0.1-5.0
窄滯後鈦鎳合金 TiNiCu As-Ms≤5oC 絲 Φ0.1-4.0 溫控元器件等
棒 Φ4.0-10.0
寬滯後鈦鎳合金 TiNiNb As-Ms<150oC 絲 Φ0.1-4.0 管接頭、緊固環等
棒 Φ4.0-10.0
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㈣ 記憶金屬有哪些
一般金屬材料受到外力作用後,首先發生彈性變形,達到屈服點,就產生塑性變形,應力消除後留下永久變形。但有些材料,在發生了塑性變形後,經過合適的熱過程,能夠回復到變形前的形狀,這種現象叫做形狀記憶效應(SME)。具有形狀記憶效應的金屬一般是兩種以上金屬元素組成的合金,稱為形狀記憶合金(SMA)。
形狀記憶合金可以分為三種:
(1)單程記憶效應
形狀記憶合金在較低的溫度下變形,加熱後可恢復變形前的形狀,這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。
(2)雙程記憶效應
某些合金加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時又能恢復低溫相形狀,稱為雙程記憶效應。
(3)全程記憶效應
加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀,稱為全程記憶效應。
三種記憶效應如下圖所示。
目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。
最早關於形狀記憶效應的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。後來在Cu-Zn合金中也發現了同樣的現象,但當時並未引起人們的廣泛注意。直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應,才引起了材料科學界與工業界的重視。到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發現了與馬氏體相變有關的形狀記憶效應。幾十年來,有關形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題,並為此召開了多次專題討論會,不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。在理論研究不斷深入的同時,形狀記憶合金的應用研究也取得了長足進步,其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域。
形狀記憶合金的具體應用如下。
工業應用:
(1)利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線、套環等。
(2)外因性雙向記憶恢復。即利用單程形狀記憶效應並藉助外力隨溫度升降做反復動作,如熱敏元件、機器人、接線柱等。
(3)內因性雙向記憶恢復。即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動作,如熱機、熱敏元件等。但這類應用記憶衰減快、可靠性差,不常用。
(4)超彈性的應用。如彈簧、接線柱、眼鏡架等。
醫學應用:
TiNi合金的生物相容性很好,利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學實例相當多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動脈瘤夾、接骨板、髓內針、人工關節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。
高科技應用展望:
20世紀是機電學的時代。感測——集成電路——驅動是最典型的機械電子控制系統,但復雜而龐大。形狀記憶材料兼有感測和驅動的雙重功能,可以實現控制系統的微型化和智能化,如全息機器人、毫米級超微型機械手等。21世紀將成為材料電子學的時代。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環境條件的影響,可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。
記憶合金 談到合金,當然要講最有趣的合金--記憶合金。金屬具有記憶,是一個偶然的發現:60年代初,美國海軍的一個研究小組從倉庫領來一些鎳鈦合金絲做實驗,他們發現這些合金絲彎彎曲曲,使用起來很不方便,於是就把這些合金絲一根根拉直。在試驗過程中,奇怪的現象發生了,他們發現,當溫度升到一定的數值時,這些已經拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復到原來的彎曲狀態,他們是善於觀察的有心人,又反復做了多次試驗,結果證實了這些細絲確實具?"記憶"。
美國海軍研究所的這一發現,引起了科學界的極大興趣,大量科學家對此進行了深入的研究。發現銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金、銅金鋅合金等也都具有這種奇特的本領。人們可以在一定的范圍內,根據需要改變這些合金的形狀,到了某一特定的溫度,它們就自動恢復到自己原來的形狀,而且這「改變--恢復」可以多次重復進行,不管怎麼改變,它們總是能記憶自己當時的形狀,到了這一溫度,就絲毫不差地原形再現。人們把這種現象叫作形狀記憶效應,把具有這種形狀記憶效應的金屬叫作形狀記憶合金,簡稱記憶合金。
為什麼這些合金能具有這種形狀記憶效應?它們是怎樣記住自己的原形?用一般金屬鍵理論、自由電子理論是難以解釋合金的這種記憶效應的。記憶合金在一定的溫度條件下能回復到原形,為核外電子的運動--隨溫度變化的運動,提供了絕佳的例證。
正是由於合金的形成是在高溫條件下液態金屬的互熔,由於液態金屬的結構元排異,導致了這種元素的結構元與另一種金屬的結構元相互均布,凝固後,其微觀結構是不同種類的結構元成比例的有序排列,電磁力是構成合金物體的主要內聚力。
電磁力是由價和電子的運轉所形成,而電子的運轉速率隨溫度條件而變化的,所以,物體內的電磁力(大小、方向、作用點)也是隨溫度條件而變化。由此導致了金屬物體的內力隨溫度條件而變化,只是這些變化在小溫差范圍內不明顯,只有在較大溫度變化(幾百攝氏度)時才有表現。
一般金屬在受力後,能產生塑性變形,如一根鐵絲被折彎了,在折彎部位,電磁力受到外力的干擾,導致產生電磁力的價和電子的運轉平面作出微量調整,一次塑性變形就完成了。
記憶合金由於是不同種類的結構元相互摻和均布,盡管結構元的個子、電磁力的大小不同,但各自都加快了自身的價和運轉,在一定的溫度條件下相鄰相安。在受到外力後,電磁力受到外力的干擾,價和電子的運轉平面作出微量角度調整,物體產生塑性變形,在此塑性變形中,部分調整後的價和電子的運轉是不舒展的。當溫度條件變化時價和電子的速率隨之變化,當溫度回復到相安舒展的(轉變溫度)條件時,不舒展的價和電子的運轉立即回復到當時的速率,電磁力隨之發生變化,使相鄰結構元的價和運轉也都作出相應的調整,全部回復到原來的舒展狀態,於是整個物體也都回復到了原來的狀態。這就是記憶合金的記憶過程。
其實,金屬的記憶早就被發現:把一根直鐵絲彎成直角(90° ),一松開,它就要回復一點,形成大於90° 的角度。把一根彎鐵絲調直,必須把它折到超過180°後再松開,這樣它就能正好回復到直線狀態,這就是中國成語中所講的矯枉過正。還有記憶力更好的合金就是彈簧,(這里所說的是鋼制彈簧,鋼是鐵碳合金)彈簧牢牢地記住了自己的形狀,外力一撤除,馬上回復到自己的原來的樣子,只是彈簧的記憶溫度很寬,不像記憶合金這樣有一個特定的轉變溫度,從而有了一些特別的功用。
利用記憶合金在特定溫度下的形變功能,可以製作多種溫控器件,可以製作溫控電路、溫控閥門,溫控的管道連接。人們已經利用記憶合金製作了自動的消防龍頭--失火溫度升高,記憶合金變形,使閥門開啟,噴水救火。製作了機械零件的連接、管道的連接,飛機的空中加油的介面處就是利用了記憶合金--兩機油管套結後,利用電加熱改變溫度,介面處記憶合金變形,使介面緊密滴水(油)不漏。製作了宇宙空間站的面積幾百平米的自展天線--先在地面上製成大面積的拋物線形或平面天線,折疊成一團,用飛船帶到太空,溫度轉變,自展成原來的大面積和形狀。
記憶合金目前已發展到幾十種,在航空、軍事、工業、農業、醫療等領域有著用途,而且發展趨勢十分可觀,它將大展宏圖、造福於人類。
㈤ 記憶金屬應用有哪些
彈簧大家都見過吧,生活中很多物品都需要用到彈簧,它可以被無數次的拉伸和收縮,收縮再拉伸。彈簧之所以可以做到這樣,是因為它是由一種有記憶力的智能金屬製作而成的。這種有記憶力的智能金屬就是我們今天要講的記憶金屬。記憶金屬也叫做形狀記憶合金,它是一種比較特別的金屬條,很容易被彎曲,塑性相當高。下面我們去看一下記憶金屬的應用有哪些?
工業應用:
(1)利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線、套環等。
(2)外因性雙向記憶恢復。即利用單程形狀記憶效應並藉助外力隨溫度升降做反復動作,如熱敏元件、機器人、接線柱等。
(3)內因性雙向記憶恢復。即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動作,如熱機、熱敏元件等。但這類應用記憶衰減快、可靠性差,不常用。
(4)超彈性的應用。如彈簧、接線柱、眼鏡架等。
醫學應用:
TiNi合金的生物相容性很好,利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學實例相當多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動脈瘤夾、接骨板、髓內針、人工關節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。
高科技應用展望:
20世紀是機電學的時代。感測——集成電路——驅動是最典型的機械電子控制系統,但復雜而龐大。形狀記憶材料兼有感測和驅動的雙重功能,可以實現控制系統的微型化和智能化,如全息機器人、毫米級超微型機械手等。21世紀將成為材料電子學的時代。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環境條件的影響,可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。
其他應用:
1、鈦鎳形狀記憶合金下尿路擴展支架
2、記憶合金食道支架
3、記憶合金作為防偽材料的應用
4、醫用高強度記憶合金矯形棒
5、一種記憶合金薄壁管內支架
6、網格狀記憶合金超彈性文胸托杯
7、記憶合金人體椎體
8、記憶合金防偽標志
9、單側骨皮質記憶合金釘
10、一種記憶合金易拆卸環抱式加壓接骨器
11、記憶合金無聲脈動電機
12、記憶合金脊柱棒
13、形狀記憶合金溫控器
14、滅火器用記憶合金彈簧收縮式感溫驅動裝置
以上就是對記憶金屬的應用作出的詳細介紹。記憶金屬在特定的溫度條件下可以改變外形,人們正是利用它的這種特性研究製造出了很多有用的東西,使生活的各方面更加快捷方便。目前來說,記憶金屬合金有幾十種,它們在航空航天、工業、農業、軍事、醫療等各個領域都發揮著極大的作用,而且發展前途十分可觀。
㈥ 組圖播放全程,忍不住心疼女人,女性絕育手術上環是怎麼做的
生完孩子後,不打算再生的夫妻就開始琢磨,究竟哪種避孕方式既科學又安逸?
根據統計結果顯示:自21世紀以來,我國宮內節育器(上環)的避孕方式穩居第一,基本保持在53%~55%之間,因此我國是世界上使用宮內避孕器最多的國家。那麼,上環作為避孕首選,大家對它的了解有多少呢?就好比這個女性絕育手術「上環」是怎麼做的?相信大家很好奇,那就一起來看看——
女性絕育手術「上環」全過程,看完之後忍不住心疼女人
另外在女性絕經1年之內(最佳時間為絕經後3~6個月)最好把放置在子宮裡面的節育環取出來,不然不僅會引發身體不適還會加快女性的衰老。
因而,當看完整個過程之後,女人忍不住痛哭流涕,男人忍不住感慨心疼女人了。
㈦ 形狀記憶材料有哪幾類
到目前為止,發現具有形狀記憶效應的合金有20餘種,但得到實際應用四隻百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蝕性好。疲勞壽命高,適用於人體植入、生物、航天及原子工程。後者價格低廉(僅為前者的1/10),加工性能好,可普遍應用於各工業領域。
近年來,形狀記憶合金的應用領域不斷擴大。例如,已做成噴氣戰斗機的液壓系統導管;利用低質能源的固體發動機;航天工程上的可折疊宇航天線;醫學上用的牙齒整畸弓絲;矯正脊椎骨的哈氏棒;電器工業上的自動觸頭,保安裝置;控制上的熱敏元件,溫度開關;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,進行一定限度的變形或變形誘發馬氏體後,則在隨後的加熱過程中,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現的現象,並作為鋼的熱處理技術基礎加以研究;而形狀記憶合金的記憶效應則是靠材料中發生熱彈性馬氏體相變所產生的,它已成為馬氏體相變領域中占據首要地位的研究課題,並開辟了馬氏體應用研究的新領域。現在研究較多的有Ti-Ni,Au-Cd,Cu-Zn,Ag-Cd,Ni-Al,Co-Ni,Fe-Ni等十數個系列。馬氏體相變是一種固態相變,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於對稱性低的點陣結構,而母相晶體為對稱性較高的立方點陣結構,並且大都是有序的等條件時才會有記憶效應。
具有形狀記憶效應的合金稱為記憶合金,其形狀記憶效應產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,而溫度和應力是熱彈性馬氏體相變的兩個獨立變數,因此,形狀記憶合金的熱處理是影響其形狀記憶效應的關鍵因素之一。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變的進行,從而影響記憶回復轉變,一般要根據不同材料而選擇不同的淬火介質。
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後,再在高於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,同時又不產生馬氏體,從而使合金的記憶效應得到明顯提高。但熱預變形溫度過高會產生相反影響,使母相強度下降。在應變過程中產生滑移,從而降低記憶效應。同樣,熱預變形時應變數過大,會使母相內缺陷增多而降低記憶效應。
3. 循環熱處理
形狀記憶合金在某一溫度范圍內進行多次循環熱處理,然後在室溫下變形,則在回復溫度下可具有不同程度的雙向記憶效應。但時效及約束時效是指對合金施加一定的時效,也是誘發和改善雙向形狀記憶效應的好方法。
二.儲氫合金的熱處理
氫作為未來世界最好的二次能源,已越來越受到人們的廣泛的關注。即使是在能源自足的當代,使用氫能源也有利於地球的環境保護,減小溫室效應的威脅。氧的開發、運輸、能源轉換等一系列理論和技術問題都需要解決,儲氫合金就是在這種情況下產生的。
金屬氫化物按其氫鍵的性質可分為三類:共價鍵、離子鍵和金屬鍵。儲氫合金的顯微組織和力學性能(硬度)均不同程度地影響其儲氫特性。因此,儲氫合金熱處理的目的就在於通過改善其組織來提高其儲氫性,主要有以下幾類。
l. 凝固時的快淬熱處理
凝固時的快速冷卻(30m/s的銅輪或水冷銅鑄型)可以得到細小的柱狀晶組織,從而使儲氫合金P-C-T曲線的氫壓平台傾斜減小,循環壽命和水利化速度也大為提高。這是因為眾多的晶界可釋放點陣應力,緩解吸氫的體積變化,並可作為吸放氫時的擴散通道,從而提高了活化速度。同時,快速冷卻也抑制了化學成分的不均勻性,改善了原子的有序性。
2.低溫去應力熱處理
儲氫合金在凝固時快速冷卻會導致組織中形成大量晶體缺陷和硬度升高,對其進行低溫處現理可消你快淬點陣缺陷,降低合金的硬度,提高其韌性,抑制粉化和崩裂,從而提高合金和循環壽命。
3. 高溫擴散處理
鑄態下的儲氫合金組織是不均勻的,存在著成分偏聚區。高溫擴散處理有利於基體相的成分均勻化,從而減緩循環容量的衰減,提高循環壽命。
三.陶瓷材料的熱處理
熱處理對陶瓷材料的顯微結構尤其是材料中的應力分布狀態有明顯的影響。通過熱處理促使晶界上殘留的玻璃相析出,提高品界耐火度,是有效提高陶瓷材料高溫強度的措施之一。另外,經熱處理獲得所需晶界狀態,從而改善陶瓷的傳熱性能,對提高抗熱振性也有重要意義。
通過熱處理改變材料中的應力分布狀態,對玻璃陶瓷抗熱振性能的改善有明顯效果。Gbauer對鋁硅酸鹽玻璃的研究表胡,經淬火處理在材料表面引入壓應力之後,與未經熱處理的材料相比,其室溫強度和臨界熱振溫差都顯著提高。研究表明,在臨界熱振溫差之後的微裂紋亞臨界擴展之後,殘留強度又重新回升,並超過了材料的原始強度值,這是由於熱振溫差越過某一定值後,熱振溫差越大就越接近於淬火強化現象。玻璃陶瓷所具有的這種淬火強化現象,對於其實際應用具有重要意義。本文所述及的陶瓷不同於普通的民用陶瓷,由於其具有許多特殊性能而被稱為特種陶瓷材料。對於特種陶瓷的熱處理,其工藝過程也突破了金屬材料中所使用的熱處理工藝。一般地說,陶瓷的熱處理主要是為了增加其韌性和抗熱振損傷性能,它的熱處理大致可分為以下幾種操作;如煅燒、燒結、相變處理、表面(熱)處理等。
燒結是陶瓷材料在高溫下的緻密化過程。隨著溫度的升高和熱處理時間的延長,固體顆粒相互鍵聯,晶粒長大,空隙和晶界逐漸減少,通過物質的傳遞,其總體體積收縮,密度增加,當達到一定溫度和一定處理時間,顆粒之間結合力呈現極大值。超過極大值後,就會出現晶粒增大,機械強度減小的現象。此外,對於具有同素異構體的陶瓷材料,會在不同熱處理溫度下發生晶型和結晶形態變化(相變),從而達到增韌的效果。
表面熱處理主要是通過改變材料表面的組成、結構狀態等因素,改變表面的應力狀態、表層的熱學、力學性能等來影響陶瓷材料的抗熱振性能。據報道,SiC/Al2O3復合材料經1450℃高溫下長時間氧化後生成的表面氧化層可處於殘余應力狀態,且明顯降低了表面傳熱系數值,從而增強了復合材料抗熱振斷裂能力。其原因主要是復合材料表面生成了高強、低模量、低熱膨脹系數里呈多孔狀微觀結構的莫來石和少量氧化鋁的氧化層。
從發展的趨勢上看,高抗熱振性的陶瓷材料正向著緻密、高強化和多孔低密、輕質化兩個方向發展。實際工作中,應根據材料的應用環境、服役條件及可靠性要求來選擇材料,然後合理設計材料的顯微結構,再考慮熱處理和表面處理以便進一步改善抗熱振性能。
四.金屬間化合物材料的熱處理
金屬間化合物主要是指金屬元素間、金屬元素與類金屬形成的化合物,各元素間既有化學計量的組分,但其成分又可在一定范圍內變化而形成以化合物為基的固熔體。金屬間化合物以其介於金屬和阿瓷間的優異性能,而成為新型結構材料的重要分支,並獲得廣泛的應用。
l. 熱處理方式
熱處理的目的在於獲得某種有序結構,以改善其塑性和韌性。主要有如下幾種處理方式。
(1)高溫均勻化退火 鑄態下的金屬間化合物一般存在著成分偏析和鑄造應力,高溫均勻化退火就是要消除鑄造應力並使合金元素進一步擴散均勻,為下一步處理奠定良好的基礎,該種處理一般在1000℃以上要持續十幾個小時。
(2)油淬 為了增加金屬間化合物的室溫韌性,常常將其加熱到晶形轉變或相變溫度,然後放入油中進行淬火處理,如對Fe-Al金屬間化合物的典型處理工藝為:加熱至1000℃,保溫5h,然後置入700℃油中冷卻。
(3)形變熱處理 這是目前為增加金屬間化合物韌性而進行的最有效的處理方式,主要是通過鍛造、軋制、擠壓等熱形變處理,使其組織結構發生有利於增加韌性的方向轉變。
金屬間化合物的室溫脆性問題一直是困擾這類材料應用的一個問題。同一成分的合金,由於加工方法不同及工藝參數的改變,最終的顯微組織和力學性能可能相差甚遠,在金屬間化合物的制備中廣泛採用了熱機械處理工藝,採用這種方法能夠得到一般加工處理所達不到的高強度與高塑性良好配合的產品。
2. 發展及應用前景
在金屬材料中,金屬間化合物一直用作金屬基體的強化相。人們通過改變金屬間化合物的種類、分布、析出狀態以及相對含量等來達到控制基體材料性能的目的。由於具有許多獨特的性能,金屬間化合物本身作為一類新型材料正得到日益廣泛的研究和開發。金屬間化合物由於具有耐高溫、抗腐蝕的性能,成為航空、航天、交通運輸、化工、機械等許多工業部門重要結構材料;由於其具有聲、光、電、磁等特殊物理性能,可作為半導體、磁性、儲氫、超導等方面功能材料。特別是用作高溫結構材料的有序金屬間化合物,具有許多良好的力學性能和抗氧化、耐腐蝕以及比強度高等特性,由於其原子的長程有序排列和原子間金屬健和共價鍵的共存,使其有可能兼具金屬的塑性和陶瓷的高溫強度,因而極具應用前景。
然而,金屬間化合物的脆性妨礙了它的應用。直到80年代初,金屬間化合物韌化研究取得兩大突破性進展,一是日本材料科學研究所的和泉修等在脆性的多晶Ni3Al中加入了質量分數為0.02%~0.05%的B,使材料韌化,室溫拉伸伸長率從近於0提高到40%~50%;二是美國橡樹嶺國家實驗室發現了無塑性的六方D019結構的Co3V中,用Ni、Fe代替部分Co,可使其轉變成面心立方的L12結構,脆性材料變成具有良好塑性的材料。這些進展使人們看到了金屬間化合物高溫結構材料的希望和前景,在世界范圍內掀起一個研究熱潮。
目前作為高溫結構材料的有序金屬間化合物,在國內外進行重點研究並取得重大進展的主要為Ni-Al、Ti-Al以及Fe-Al三個體系的A3R和AB型鋁化物。
轉自:中國機械網 (編輯:汕頭中小在線)
參考資料:http://www.smegdst.cn/stnews.asp?id=9709
㈧ 金屬記憶功能是什麼意思
當金屬發生形變後,去掉使其發生形變的外力,仍然能保持變形後的狀態(樣子),這就是記憶功能。
記憶金屬,把一根直鐵絲彎成直角(90° ),一松開,它就要回復一點,形成大於90°的角度。把一根彎鐵絲調直,必須把它折到超過180°後再松開,這樣它就能正好回復到直線狀態。
特點
1、彎曲量大,塑性高。
2、在記憶溫度以上恢復以前形狀。
3、物理特性:當溫度達到某一數值時,材料內部的晶體結構會發生變化,從而導致了外形的變化。
早在1951年美國人在一次試驗中偶然發現了金-鎘合金有形狀記憶特性,當時並未引起重視,
1953年又在銦-鉈合金發現這類效應,
1963年發現鎳-鈦合金具有形狀記憶特性後,掀起了這類合金研究的熱潮,並產生了多種實用化的新思想,新的形狀記憶合金應運而生,後來還發現了具有雙向記憶效應,即鉚釘如用雙向記憶合金製作時,把鉚好的鉚釘重新降溫後,鉚釘又會變直
㈨ 形狀記憶合金的特點和用途.
1、特點:具有形狀記憶效應,以記憶合金製成的彈簧為例,把這種彈簧放在熱水中,彈簧的長度立即伸長,再放到冷水中,它會立即恢復原狀;
具有偽彈性,表現為在外力作用下,形狀記憶合金具有比一般金屬大得多的變形恢復能力,即載入過程中產生的大應變會隨著卸載而恢復。
2、用途:航空和太空裝置。如用在軍用飛機的液壓系統中的低溫配合連接件,歐洲和美國正在研製用於直升飛機的智能水平旋翼中的形狀記憶合金材料。還可滿足化學和生物學等方面的要求,即良好的生物相容性。
(9)tini形狀記憶合金有哪些擴展閱讀:
作為一類新興的功能材料,很多新用途正不斷被開發,例如用記憶合金製作的眼鏡架,如果不小心被碰彎曲了,只要將其放在熱水中加熱,就可以恢復原狀;不久的將來,汽車的外殼也可以用記憶合金製作,不小心碰癟了,只要用電吹風加溫就可恢復原狀。
目前世界上已經有銅鋅、金鎘、鎳鋁等20多種具有記憶功能的合金,不僅單次「記憶」能力幾乎可達到百分之百,即恢復到和原來一模一樣的形狀,更可貴的是,這種「記憶」本領即使施展500萬次以上也不會導致材料斷裂。
㈩ 形狀記憶合金分類有哪些
形狀記憶合金可以分為三種:
(1)單程記憶效應:形狀記憶合金在較低的溫度下變形,加熱後可恢復變形前的形狀,這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。
(2)雙程記憶效應:某些合金加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時又能恢復低溫相形狀,稱為雙程記憶效應。
(3)全程記憶效應:加熱時恢復高溫相形狀,冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀,稱為全程記憶效應。
目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。