马氏体相变与形状记忆合金讲解学习.ppt

马氏体相变与形状记忆合金;目 录;1、马氏体相变;1、马氏体相变;从原子迁移情况来分 扩散型相变：相变过程中伴随有元素的扩散，组成原子在较大范围迁移，相变速率较慢。如奥氏体向珠光体的转变。 无扩散型相变：以晶格畸变为主的位移型无扩散相变，如马氏体相变。;马氏体相变是无扩散相变之一，相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相（马氏体）承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移.;形象对说，马氏体相变就像解放军走分列式， 各原子“动作整齐，步调一致”。;扩散型相变就像团体操，原子从有序的A状态转变为B状态。转变过程中，各原子有长程的，看似紊乱的热运动（也就是扩散）。;1、马氏体相变;四十年代前后，在Fe-Ni、Fe-Mn合金以及许多有色金属及合金中也发现了马氏体转变。不仅观察到冷却过程中发生的马氏体转变；同时也观察到了在加热过程中所发生的马氏体转变。 由于这一新的发现，人们不得不把马氏体的定义修定为：“ 在冷却过程中所发生马氏体转变所得产物统称为马氏体 ”。把以晶格畸变为主的位移型无扩散相变统称为马氏体相变。;共析碳钢C曲线图;普通马氏体相变 热弹性马氏体相变 ;普通铁碳合金： 非热弹性马氏体相变 相变温度滞后约为几百度 各个马氏体片几乎是在瞬间就长到最终大小，且不会因温度降低而再长大。;形状记忆合金： 热弹性马氏体相变 其相变温度滞后约几十度，有的形状记忆合金只有几度的温度滞后 冷却过程中形成的马氏体会随温度的变化而继续长大或收缩，母相和马氏体相的相界面表现出弹性式的推移，在相变的全过程中一直保持着良好的协调性;热滞后;形状记忆合金中的两种相;形状记忆合金中的两种相;温度诱发马氏体相变，产物为孪生马氏体;温度和应力作用下得到的马氏体形态不同。在应力作用下，对孪生马氏体进行变形，使其转变为退孪生马氏体。;应力卸载后，宏观形状改变得到保留。 然后对弯曲的别针加热，将回复到原始形状。;如果材料同时具有热弹性马氏体相变和应力马氏体相变。①先将奥???体冷却变为马氏体。②在马氏体区域进行变形③在温度的作用下自动变为奥氏体。并回复形状。;钢铁材料也有马氏体相变，为什么没有形状记忆效应？;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 马氏体的变形，必须是通过孪晶来实现 马氏体相变在晶体学上是可逆的 母相的弹性极限高，足够大的热弹性能（E热）来驱动马氏体相变 ;Different phases of an SMA ;具有形状记忆效应的NiTi合金的成分就在近等原子比的范围内;时效后的马氏体会表现的更加“稳定”，其表现为从马氏体相回到母相的逆相变转变温度Af会升高。;马氏体时效效应可以形象的理解为：用记忆合金制备的血栓过滤器，如果放置时间过久，会导致本来该在人体温度（37℃左右）打开的支架，需要45 ℃才能打开。;4、形状记忆合金的训练;实现形状记忆，前提是形成孪生马氏体+对孪生马氏体进行变形。然后加热变形后的别针，可以回到原来的形状。;实现双程形状记忆，其关键在于，用降温过程完成（形成孪生马氏体+对孪生马氏体进行变形）的功能。;4、形状记忆合金的训练;马氏体转变就如同彪悍的狮王，需要食物+皮鞭。但是经过驯化后，只需要食物就能搞定。;在外加应力下，用温度对形状记忆合金进行驯化。训练结束后，不需要应力，只用温度就能实现双向转变。;驯兽，是改变了动物的内心世界。 驯形状记忆合金：是改变了材料内部的缺陷组态。;训练过程： 在外加应力下改反反复复变温度。;每一个循环都会留下永久变形 该变形量越来越小，直到趋于零，训练完成;形状记忆合金并不是无论承受怎样的变形只要受热就能恢复原状，有时可残留永久变形。 为保持良好形状记忆特性，形变量不能超过一定值。 循环使用次数少时，TiNi合金约为6％，CuZnAl合金约为2％； 循环使用次数多时，分别低于2％和0.5％。;形状记忆合金要避免过热，即在形状记忆合金受约束状态下，不要达到比Af点高很多的温度。 线圈过热，相变引起的形状恢复应力超过丝材本身的屈服应力，合金的形状记忆特性变坏。 合金长时间置于高温，产生不能完全记住该温度下形状的现象，即记忆力减退。 当TiNi合金和CuZnAl合金长时间分别置于250℃和90℃以上的温度时，不管载荷大小如何，都出现不良影响。;5、超弹性合金;5、超弹性合金;5、超弹性合金;5、超弹性合金;3、超弹性合金;5、超弹性合金;5、超弹性合金;思考题;此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢