形状记忆合金.ppt

图13TiNi合金的全程记忆效应（100℃-室温）图14TiNi合金的全程记忆效应（低温-100℃）第14页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三第15页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三形状记忆处理形状记忆合金的制备通常是先制备合金锭，之后进行热轧、模锻、挤压，然后进行冷加工。为把形状记忆合金用做元件，有必要使它记住给定形状。形状记忆处理(一定的热处理)是实现合金形状记忆功能方面不可或缺，至关重要的一环。第16页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三TiNi合金单程形状记忆处理单程记忆处理方法有三种中温处理低温处理时效处理?中温处理是将轧制或拉丝加工后充分加工硬化的合金成形成给定形状，在400-500℃温度下保温几分钟到几小时，使之记住形状的方法。此方法由于工艺简单而被广泛采用。第17页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三?低温处理是在高于800℃的温度下保温后进行完全退火，然后在室温下制成特定形状，在200-300℃的低温下保温一定时间，以记忆其形状的方法。由于在完全退火的软状态下进行加工，有利于合金记住复杂形状或曲率很小的形状。?时效处理是一种在800-1000℃温度下固溶处理后进行淬火，然后在400-500℃的温度下进行几小时时效处理的方法。只对Ni含量高于50.5at％的富Ni合金有效。第18页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三TiNi合金双程记忆处理合金具有双程记忆效应是因为合金中存在方向性的应力场或晶体缺陷，相变时马氏体容易在这种缺陷处形核，同时发生择优生长。通过记忆训练(强制变形)获得双程记忆能力：先获得单程记忆效应，记忆高温相的形状；随后在低于Ms温度，根据需要形状进行一定限度的可恢复变形；加热到As以上温度，试样恢复到高温态形状后，又降低到Ms以下，再变形试件，使之成为低温所需形状；如此反复多次后，就可获得双向记忆效应。第19页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三TiNi合金全程记忆处理全程记忆效应的出现是由于与基体共格的Ti11Ni14析出相产生的某种固定的内应力所导致，应力场控制了马氏体可逆相变的路径，使马氏体的可逆相变按固定路径进行。全程记忆处理的关键是限制性时效，必须根据需要选择合适的约束时效工艺。第20页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三改变合金成份的配方比例，可以调节记忆合金的唤醒温度。例如在制造NiTi记忆合金时，如使两种成分对半掺，唤醒温度为80℃，如把Ni的配合比例减少千分之一，而将Ti增加千分之一，则唤醒温度降为70℃，当NiTi之比为45.5∶54.3时，唤醒温度恰巧是0℃。在TiNi合金中掺杂Au或Pt可以显著提高合金的相变温度，使之成为高温形状记忆合金，加入Nb可以使相变热滞增大到140℃，而加入Cu后相变热滞则锐减至4℃。另一方面，随着材料先进制备技术的飞速发展，纳米化处理也越来越多地应用于形状记忆合金中。形状记忆合金的其他处理第21页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三形状记忆合金使用中的问题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％。第22页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三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。第23页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三第24页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三工业应用图15NiTi形状记忆合金折叠发射自动张开的宇航天线原理图宇航天线第25页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三连接件和紧固件形状记忆管接头F-14第26页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三密闭中空结构件中很难进行紧固操作，形状记忆紧固铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。(a)开口(b)拉直(c)插入(d)加热形状记忆紧固铆钉此外，形状记忆合金还可应用于智能机器人、能量转换热机、保险器和继电器等。第27页，讲稿共41页，2023年5月2日，星期三医学应用金属埋植入人体内时必须考虑其生物相容性。如果埋植体对人体组织是一种活性物质，那