文档介绍：功能材料
及其应用
功能材料
及其应用
第1章金属功能材料
高温合金
阻尼合金
弹性合金
膨胀合金
贮氢合金
非晶合金
磁性材料
功能合金
形状记忆合金
马氏体相变与形状记忆效应
形状记忆材料:
形状记忆合金:
形状记忆效应:
具有形状记忆效应的材料.
有形状记忆效应的金属材料通常称为.
将材料在一定条件下进行一定限度以内
的变形后,再对材料施加适当的外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象.
马氏体相变是原子以无扩散、节变方式进行的。由于马氏体和母相的结构、体积不同,相变前后必然导致材料的体积和形状的改变。
1963年,美国海军军械研究室Buehler等偶然发现等原子Ni-Ti合金(当时作为阻尼材料开发研究)在室温(马氏体态)经形变(弯曲)、再经加热(与点燃的香烟火苗接触)发生马氏体→母相逆相变后,自动回复母相态形状,于是命名为形状记忆。
陶瓷材料可借顺电-铁电或反铁电-铁电相变呈现驱动,其应变比合金小,但反应较迅速,在玻璃态转变温度 Tg 以上,呈橡皮状行为,在 Tg 温度,冻结的高分子链段变为可动。在 Tg 以上,应变消失,形状回复至原始态。
高分子记忆材料重量轻,价廉、易控制、可由热、光、化学反应控制形状改变等优点,但回复应力极小(仅1 ~ MPa,是合金的百分之一。
1. 形状记忆合金的特性
合金在某一温度下变形后,仍保持其变形的形状,但当温度升高至某一温度时,其形状恢复到变形前的原形状,即对以前的形状保持记忆特性,称为形状记忆效应。
形状记忆合金与普通材料的变形及恢复特性差别如图1-56所示。
普通金属和合金,在弹性范围变形时,载荷去除后可恢复到原来形状,无永久变形,但当变形超过弹性范围时再去除载荷,材料不能恢复到原来形状而保留永久变形,加热并不能使此永久变形消除,如图1-56a所示。
而形状记忆合金在变形超过弹性范围时,去载后虽也有残留变形,但当加热到某一温度时,残留变形消失而至原来形状,如图1-56c。
另外,形状记忆合金变形超过弹性范围后,在某一程度内,当去除载荷后,也能徐徐返回原型,如图1-56b所示,这一特性称为超弹性。如CuAlNi合金,当伸长超过20%(大于弹性极限)后,去载后仍可恢复。