亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        Ni—Ti系形狀記憶合金的應(yīng)用

        2014-06-26 10:10:22吳怡
        新媒體研究 2014年10期
        關(guān)鍵詞:形狀記憶記憶合金馬氏體

        摘 要 文章介紹了Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì),Ni-Ti-X三元形狀記憶合金的種類、性質(zhì)與應(yīng)用,Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的特點、優(yōu)勢與應(yīng)用,稀土元素對Ni-Ti記憶合金的改善以及Ni-Ti系形狀記憶合金的發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞 性質(zhì);Ni-Ti-X;Ni-Ti形狀記憶合金合金薄膜

        中圖分類號:TBl46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0103-02

        形狀記憶合金是記憶材料中舉足輕重的一部分,其中Ni-Ti系合金是目前所有形狀記憶合金中研究最深入的合金材料。Ni-Ti系形狀記憶合金具有良好的力學(xué)性能,抗疲勞,耐磨損,抗腐蝕,形狀記憶恢復(fù)率高,其很好的生物相容性使得它成為唯一的生物醫(yī)學(xué)材料。經(jīng)歷了從“概念化熱潮”、“應(yīng)用化熱潮”到“產(chǎn)業(yè)化熱潮”的發(fā)展。

        1 Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì)

        相圖是所有相變研究的基礎(chǔ),是研究合金組織和性能的重要依據(jù),圖1所示的Ni-Ti合金相圖是最近Massalski[1]等人在前人的基礎(chǔ)上稍做修改報道的。

        圖1 Ni-Ti合金相圖

        Ni-Ti形狀記憶合金的成分處于近等原子比范圍,在冷卻過程中除發(fā)生B19馬氏體相變外,還伴隨R(有公度)相變,其也是一種馬氏體類型的相變。另外,合金還具有以下條件[2]。

        1)馬氏體相變是熱彈性的;馬氏體和母相的晶體點陣呈完全的晶體學(xué)可逆性的馬氏體相變稱為熱彈性馬氏體相變。這類材料的馬氏體,經(jīng)過重新加熱至一定的溫度,可通過類似馬氏體相變的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵Q為逆馬氏體相變。熱滯小,相界面隨溫度升降能很快作往復(fù)運動,相變中的母相晶體和馬氏體都是產(chǎn)生彈性變形,而且兩相界面始終保持著良好的協(xié)調(diào)性。部分合金及其轉(zhuǎn)變溫度見表1。

        表1 部分Ni-Ti系形狀記憶合金及其轉(zhuǎn)變溫度

        合金 成分 Ms/℃ AS/℃

        Ni-Ti

        Ti-Ni-Cu

        Ti-Ni-Fe Ti-50Ni

        Ti-51Ni

        Ti-20Ni-30Cu

        Ti-47Ni-3Fe 60

        -20

        80

        -90 78

        -12

        85

        -72

        2)馬氏體點陣的不變切變?yōu)閷\變,亞結(jié)構(gòu)為孿晶或位錯。

        3)母相和馬氏體均為有序點陣結(jié)構(gòu);母相有序化合金的彈性極限較高,可以保證,在馬氏體轉(zhuǎn)變過程中母相與馬氏體之間的共格關(guān)系不會因晶格畸變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而被破壞,使逆轉(zhuǎn)變成為可能[3];根據(jù)能量最低最穩(wěn)定,馬氏體只有轉(zhuǎn)變回原來的母相組織,系統(tǒng)最穩(wěn)定。

        4)相變時在晶體學(xué)上具有完全可逆性。點陣不變切變的結(jié)果是內(nèi)部孿晶,因而也保證了轉(zhuǎn)變的可逆性。

        2 Ni-Ti-X三元形狀記憶合金

        第三元素(X)對馬氏體相變的溫度有很大的影響。鐵、鋁、鈷、錳、釩、鈮和稀土元素鈰、釹等,使馬氏體相變溫度Ms呈直線下降。金、鉑、鈀、鉿、鋯提高M(jìn)s溫度。Cu對B2→B19相變溫度影響不大,但使相變順序發(fā)生變化[4]。

        1)Ni-Ti-Cu窄滯后形狀記憶合金。銅的加入抑制了合金MS溫度對成分的敏感性,且使相變滯后明顯變窄(4℃左右),如Ni50Ti30Cu20合金。合金對溫度場的反應(yīng)比較迅速,可以用于制成具有較高響應(yīng)頻率的敏感元器件。

        2)Ni-Ti-Nb寬滯后形狀記憶合金。Ni-Ti-Nb合金在一個特征形變溫度(MS+30℃)和臨界形變量范圍(14%~20%)條件下變形,可有效地提高馬氏體的穩(wěn)定性,使相變滯后增大,同時應(yīng)變恢復(fù)率和恢復(fù)力仍維持較高水平,這種特性與Ni-Ti-Nb合金的形變馬氏體組織結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。經(jīng)適當(dāng)?shù)淖冃魏笙嘧儨罂蛇_(dá)150℃,用這種合金制作的連接緊固件可在室溫下存儲,工程應(yīng)用極為方便。

        3)高溫形狀記憶合金。Ni-Ti合金的MS溫度一般低于100℃,通常只能在低于100℃的溫度下使用。但在相當(dāng)多的情況下,如防火裝置、汽車發(fā)動機(jī)等要求的工作溫度一般較高,僅僅常溫下的形狀記憶合金遠(yuǎn)不能滿足,為了擴(kuò)大記憶合金的應(yīng)用,需要發(fā)展高溫形狀記憶合金。我們采用合金化的方法,如添加貴金屬鈀、金和鉑來代替鎳或者添加鉿和鋯來代替鈦來提高相變溫度。

        3 Ni-Ti形狀記憶合金薄膜

        用濺射法制備Ni-Ti合金薄膜,在襯底溫度低于200℃時,所得到的Ni-Ti薄膜呈非晶態(tài),不顯示形狀記憶效應(yīng)。經(jīng)過400℃以上溫度晶化處理后,才能獲得形狀記憶效應(yīng)。與體材料類似,Ni-Ti薄膜冷卻時也發(fā)生R相變和B19馬氏體相變。

        Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的優(yōu)勢在于它的響應(yīng)速度快、做功輸出能力高,且集傳感與驅(qū)動雙重功能。由于B2→R相變的相變滯后較窄,對溫度場的響應(yīng)較快,適合于制作微驅(qū)動器[5]。且在恒壓力作用下,Ni-Ti合金薄膜的Ms溫度和可恢復(fù)應(yīng)變隨熱循環(huán)次數(shù)的增加而顯著提高,隨后達(dá)到某一穩(wěn)定值。而且,富鎳Ni-Ti合金薄膜在經(jīng)約束時效后可獲得良好的雙程形狀記憶效應(yīng)[6]。

        4 Ni-Ti形狀記憶合金的發(fā)展

        我們除了在Ni-Ti中加入常規(guī)第三組元來改善Ni-Ti的性能外,也可考慮在Ni-Ti中加入稀土元素來發(fā)展新型合金。王高潮等[7]在Ti-Ni形狀記憶合金基體中分別通過碳熱還原法和真空固滲法加入稀土Ce或Sm元素,形成稀土鎳金屬間化合物滲層,強(qiáng)化了Ti-Ni形狀記憶合金的表面,并使Ni-Ti合金的線性回復(fù)性能得以改善。但由于熔煉時不可避免坩堝的雜質(zhì)滲入到熔體,所以稀土元素對記憶合金的作用還有待進(jìn)一步研究[8]。

        目前,形狀記憶合金在工程上的應(yīng)用已有很多。工程上,可用在機(jī)械工業(yè)、自控和儀表工業(yè)、汽車工業(yè)、兵器工業(yè)、航空和航天工業(yè)等方面。圖2為Ni-Ti合金在緊固銷上應(yīng)用的一個例子。這是形狀記憶合金一種最簡單的應(yīng)用,從外部不能接觸到的地方可以利用這種方法,是其他材料無法替代的??蓱?yīng)用于原子能工業(yè)、真空裝置、海底工程和宇宙空間工程等處。

        圖2

        在醫(yī)學(xué)上,主要使用的還是Ni-Ti合金,它對生物材料有較好的相容性,可以埋入人體做移植材料。從功能方面考慮,在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用就是利用其形狀恢復(fù)功能。例如,在心臟、下肢和骨盆靜脈中形成的血栓被剝離后,會通過血管游動到肺部發(fā)生肺栓塞,一般我們需要使用抗凝劑或者進(jìn)行外科手術(shù),但這兩種方法都不是太安全,這時我們將一個形狀簡單的馬氏體Ni-Ti直絲植入體內(nèi),由于體溫的作用,使其變成復(fù)雜的母相過濾器形狀,來阻擋凝結(jié)物進(jìn)入心臟、肺。

        5 結(jié)論

        形狀記憶合金薄膜可能會成為未來機(jī)器人和機(jī)械手的理想材料,除溫度外不受任何其他環(huán)境條件的影響,可望在核反應(yīng)堆、加速器、太空實驗室等高科技領(lǐng)域大顯身手。

        參考文獻(xiàn)

        [1]Massalski TB,Okamoto H,Subramanian PR,Kacprzak L.editers.Bniary alloy phase diagrams[J].2nd ed,vo1.3.Ohio:ASM International,1990:2875

        [2]王正品,等.金屬功能材料[J].化學(xué)工業(yè)出版社,2004:261.

        [3]劉列義,洪偉卿,等.Ni-Ti形狀記憶合金的應(yīng)用[J].上海鋼研,1981(59):68.

        [4]張驥華.功能材料及其應(yīng)用[J].機(jī)械工業(yè)出版社,2009:137.

        [5]秦桂紅,等.Ni-Ti形狀就醫(yī)合金薄膜的研究與應(yīng)用[J].上海鋼研,2005.

        [6]Gil F J,Solano E,Pena J,et al. J Mater Sci: Materials in Medicine,2004,15: 1181.

        [7]王高潮,楊剛,魯世強(qiáng),等.金屬功能材料,2004,11(6):12.

        [8]尹燕,徐仰濤,等.三元Ni-Ti基形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報,2006,20(12):70-73.

        作者簡介

        吳怡(1992-),女,漢族,河南安陽人,本科,單位:鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè),研究方向:金屬材料。endprint

        摘 要 文章介紹了Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì),Ni-Ti-X三元形狀記憶合金的種類、性質(zhì)與應(yīng)用,Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的特點、優(yōu)勢與應(yīng)用,稀土元素對Ni-Ti記憶合金的改善以及Ni-Ti系形狀記憶合金的發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞 性質(zhì);Ni-Ti-X;Ni-Ti形狀記憶合金合金薄膜

        中圖分類號:TBl46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0103-02

        形狀記憶合金是記憶材料中舉足輕重的一部分,其中Ni-Ti系合金是目前所有形狀記憶合金中研究最深入的合金材料。Ni-Ti系形狀記憶合金具有良好的力學(xué)性能,抗疲勞,耐磨損,抗腐蝕,形狀記憶恢復(fù)率高,其很好的生物相容性使得它成為唯一的生物醫(yī)學(xué)材料。經(jīng)歷了從“概念化熱潮”、“應(yīng)用化熱潮”到“產(chǎn)業(yè)化熱潮”的發(fā)展。

        1 Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì)

        相圖是所有相變研究的基礎(chǔ),是研究合金組織和性能的重要依據(jù),圖1所示的Ni-Ti合金相圖是最近Massalski[1]等人在前人的基礎(chǔ)上稍做修改報道的。

        圖1 Ni-Ti合金相圖

        Ni-Ti形狀記憶合金的成分處于近等原子比范圍,在冷卻過程中除發(fā)生B19馬氏體相變外,還伴隨R(有公度)相變,其也是一種馬氏體類型的相變。另外,合金還具有以下條件[2]。

        1)馬氏體相變是熱彈性的;馬氏體和母相的晶體點陣呈完全的晶體學(xué)可逆性的馬氏體相變稱為熱彈性馬氏體相變。這類材料的馬氏體,經(jīng)過重新加熱至一定的溫度,可通過類似馬氏體相變的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵Q為逆馬氏體相變。熱滯小,相界面隨溫度升降能很快作往復(fù)運動,相變中的母相晶體和馬氏體都是產(chǎn)生彈性變形,而且兩相界面始終保持著良好的協(xié)調(diào)性。部分合金及其轉(zhuǎn)變溫度見表1。

        表1 部分Ni-Ti系形狀記憶合金及其轉(zhuǎn)變溫度

        合金 成分 Ms/℃ AS/℃

        Ni-Ti

        Ti-Ni-Cu

        Ti-Ni-Fe Ti-50Ni

        Ti-51Ni

        Ti-20Ni-30Cu

        Ti-47Ni-3Fe 60

        -20

        80

        -90 78

        -12

        85

        -72

        2)馬氏體點陣的不變切變?yōu)閷\變,亞結(jié)構(gòu)為孿晶或位錯。

        3)母相和馬氏體均為有序點陣結(jié)構(gòu);母相有序化合金的彈性極限較高,可以保證,在馬氏體轉(zhuǎn)變過程中母相與馬氏體之間的共格關(guān)系不會因晶格畸變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而被破壞,使逆轉(zhuǎn)變成為可能[3];根據(jù)能量最低最穩(wěn)定,馬氏體只有轉(zhuǎn)變回原來的母相組織,系統(tǒng)最穩(wěn)定。

        4)相變時在晶體學(xué)上具有完全可逆性。點陣不變切變的結(jié)果是內(nèi)部孿晶,因而也保證了轉(zhuǎn)變的可逆性。

        2 Ni-Ti-X三元形狀記憶合金

        第三元素(X)對馬氏體相變的溫度有很大的影響。鐵、鋁、鈷、錳、釩、鈮和稀土元素鈰、釹等,使馬氏體相變溫度Ms呈直線下降。金、鉑、鈀、鉿、鋯提高M(jìn)s溫度。Cu對B2→B19相變溫度影響不大,但使相變順序發(fā)生變化[4]。

        1)Ni-Ti-Cu窄滯后形狀記憶合金。銅的加入抑制了合金MS溫度對成分的敏感性,且使相變滯后明顯變窄(4℃左右),如Ni50Ti30Cu20合金。合金對溫度場的反應(yīng)比較迅速,可以用于制成具有較高響應(yīng)頻率的敏感元器件。

        2)Ni-Ti-Nb寬滯后形狀記憶合金。Ni-Ti-Nb合金在一個特征形變溫度(MS+30℃)和臨界形變量范圍(14%~20%)條件下變形,可有效地提高馬氏體的穩(wěn)定性,使相變滯后增大,同時應(yīng)變恢復(fù)率和恢復(fù)力仍維持較高水平,這種特性與Ni-Ti-Nb合金的形變馬氏體組織結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。經(jīng)適當(dāng)?shù)淖冃魏笙嘧儨罂蛇_(dá)150℃,用這種合金制作的連接緊固件可在室溫下存儲,工程應(yīng)用極為方便。

        3)高溫形狀記憶合金。Ni-Ti合金的MS溫度一般低于100℃,通常只能在低于100℃的溫度下使用。但在相當(dāng)多的情況下,如防火裝置、汽車發(fā)動機(jī)等要求的工作溫度一般較高,僅僅常溫下的形狀記憶合金遠(yuǎn)不能滿足,為了擴(kuò)大記憶合金的應(yīng)用,需要發(fā)展高溫形狀記憶合金。我們采用合金化的方法,如添加貴金屬鈀、金和鉑來代替鎳或者添加鉿和鋯來代替鈦來提高相變溫度。

        3 Ni-Ti形狀記憶合金薄膜

        用濺射法制備Ni-Ti合金薄膜,在襯底溫度低于200℃時,所得到的Ni-Ti薄膜呈非晶態(tài),不顯示形狀記憶效應(yīng)。經(jīng)過400℃以上溫度晶化處理后,才能獲得形狀記憶效應(yīng)。與體材料類似,Ni-Ti薄膜冷卻時也發(fā)生R相變和B19馬氏體相變。

        Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的優(yōu)勢在于它的響應(yīng)速度快、做功輸出能力高,且集傳感與驅(qū)動雙重功能。由于B2→R相變的相變滯后較窄,對溫度場的響應(yīng)較快,適合于制作微驅(qū)動器[5]。且在恒壓力作用下,Ni-Ti合金薄膜的Ms溫度和可恢復(fù)應(yīng)變隨熱循環(huán)次數(shù)的增加而顯著提高,隨后達(dá)到某一穩(wěn)定值。而且,富鎳Ni-Ti合金薄膜在經(jīng)約束時效后可獲得良好的雙程形狀記憶效應(yīng)[6]。

        4 Ni-Ti形狀記憶合金的發(fā)展

        我們除了在Ni-Ti中加入常規(guī)第三組元來改善Ni-Ti的性能外,也可考慮在Ni-Ti中加入稀土元素來發(fā)展新型合金。王高潮等[7]在Ti-Ni形狀記憶合金基體中分別通過碳熱還原法和真空固滲法加入稀土Ce或Sm元素,形成稀土鎳金屬間化合物滲層,強(qiáng)化了Ti-Ni形狀記憶合金的表面,并使Ni-Ti合金的線性回復(fù)性能得以改善。但由于熔煉時不可避免坩堝的雜質(zhì)滲入到熔體,所以稀土元素對記憶合金的作用還有待進(jìn)一步研究[8]。

        目前,形狀記憶合金在工程上的應(yīng)用已有很多。工程上,可用在機(jī)械工業(yè)、自控和儀表工業(yè)、汽車工業(yè)、兵器工業(yè)、航空和航天工業(yè)等方面。圖2為Ni-Ti合金在緊固銷上應(yīng)用的一個例子。這是形狀記憶合金一種最簡單的應(yīng)用,從外部不能接觸到的地方可以利用這種方法,是其他材料無法替代的??蓱?yīng)用于原子能工業(yè)、真空裝置、海底工程和宇宙空間工程等處。

        圖2

        在醫(yī)學(xué)上,主要使用的還是Ni-Ti合金,它對生物材料有較好的相容性,可以埋入人體做移植材料。從功能方面考慮,在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用就是利用其形狀恢復(fù)功能。例如,在心臟、下肢和骨盆靜脈中形成的血栓被剝離后,會通過血管游動到肺部發(fā)生肺栓塞,一般我們需要使用抗凝劑或者進(jìn)行外科手術(shù),但這兩種方法都不是太安全,這時我們將一個形狀簡單的馬氏體Ni-Ti直絲植入體內(nèi),由于體溫的作用,使其變成復(fù)雜的母相過濾器形狀,來阻擋凝結(jié)物進(jìn)入心臟、肺。

        5 結(jié)論

        形狀記憶合金薄膜可能會成為未來機(jī)器人和機(jī)械手的理想材料,除溫度外不受任何其他環(huán)境條件的影響,可望在核反應(yīng)堆、加速器、太空實驗室等高科技領(lǐng)域大顯身手。

        參考文獻(xiàn)

        [1]Massalski TB,Okamoto H,Subramanian PR,Kacprzak L.editers.Bniary alloy phase diagrams[J].2nd ed,vo1.3.Ohio:ASM International,1990:2875

        [2]王正品,等.金屬功能材料[J].化學(xué)工業(yè)出版社,2004:261.

        [3]劉列義,洪偉卿,等.Ni-Ti形狀記憶合金的應(yīng)用[J].上海鋼研,1981(59):68.

        [4]張驥華.功能材料及其應(yīng)用[J].機(jī)械工業(yè)出版社,2009:137.

        [5]秦桂紅,等.Ni-Ti形狀就醫(yī)合金薄膜的研究與應(yīng)用[J].上海鋼研,2005.

        [6]Gil F J,Solano E,Pena J,et al. J Mater Sci: Materials in Medicine,2004,15: 1181.

        [7]王高潮,楊剛,魯世強(qiáng),等.金屬功能材料,2004,11(6):12.

        [8]尹燕,徐仰濤,等.三元Ni-Ti基形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報,2006,20(12):70-73.

        作者簡介

        吳怡(1992-),女,漢族,河南安陽人,本科,單位:鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè),研究方向:金屬材料。endprint

        摘 要 文章介紹了Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì),Ni-Ti-X三元形狀記憶合金的種類、性質(zhì)與應(yīng)用,Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的特點、優(yōu)勢與應(yīng)用,稀土元素對Ni-Ti記憶合金的改善以及Ni-Ti系形狀記憶合金的發(fā)展前景。

        關(guān)鍵詞 性質(zhì);Ni-Ti-X;Ni-Ti形狀記憶合金合金薄膜

        中圖分類號:TBl46 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)10-0103-02

        形狀記憶合金是記憶材料中舉足輕重的一部分,其中Ni-Ti系合金是目前所有形狀記憶合金中研究最深入的合金材料。Ni-Ti系形狀記憶合金具有良好的力學(xué)性能,抗疲勞,耐磨損,抗腐蝕,形狀記憶恢復(fù)率高,其很好的生物相容性使得它成為唯一的生物醫(yī)學(xué)材料。經(jīng)歷了從“概念化熱潮”、“應(yīng)用化熱潮”到“產(chǎn)業(yè)化熱潮”的發(fā)展。

        1 Ni-Ti形狀記憶合金的本質(zhì)

        相圖是所有相變研究的基礎(chǔ),是研究合金組織和性能的重要依據(jù),圖1所示的Ni-Ti合金相圖是最近Massalski[1]等人在前人的基礎(chǔ)上稍做修改報道的。

        圖1 Ni-Ti合金相圖

        Ni-Ti形狀記憶合金的成分處于近等原子比范圍,在冷卻過程中除發(fā)生B19馬氏體相變外,還伴隨R(有公度)相變,其也是一種馬氏體類型的相變。另外,合金還具有以下條件[2]。

        1)馬氏體相變是熱彈性的;馬氏體和母相的晶體點陣呈完全的晶體學(xué)可逆性的馬氏體相變稱為熱彈性馬氏體相變。這類材料的馬氏體,經(jīng)過重新加熱至一定的溫度,可通過類似馬氏體相變的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶?,稱為逆馬氏體相變。熱滯小,相界面隨溫度升降能很快作往復(fù)運動,相變中的母相晶體和馬氏體都是產(chǎn)生彈性變形,而且兩相界面始終保持著良好的協(xié)調(diào)性。部分合金及其轉(zhuǎn)變溫度見表1。

        表1 部分Ni-Ti系形狀記憶合金及其轉(zhuǎn)變溫度

        合金 成分 Ms/℃ AS/℃

        Ni-Ti

        Ti-Ni-Cu

        Ti-Ni-Fe Ti-50Ni

        Ti-51Ni

        Ti-20Ni-30Cu

        Ti-47Ni-3Fe 60

        -20

        80

        -90 78

        -12

        85

        -72

        2)馬氏體點陣的不變切變?yōu)閷\變,亞結(jié)構(gòu)為孿晶或位錯。

        3)母相和馬氏體均為有序點陣結(jié)構(gòu);母相有序化合金的彈性極限較高,可以保證,在馬氏體轉(zhuǎn)變過程中母相與馬氏體之間的共格關(guān)系不會因晶格畸變產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而被破壞,使逆轉(zhuǎn)變成為可能[3];根據(jù)能量最低最穩(wěn)定,馬氏體只有轉(zhuǎn)變回原來的母相組織,系統(tǒng)最穩(wěn)定。

        4)相變時在晶體學(xué)上具有完全可逆性。點陣不變切變的結(jié)果是內(nèi)部孿晶,因而也保證了轉(zhuǎn)變的可逆性。

        2 Ni-Ti-X三元形狀記憶合金

        第三元素(X)對馬氏體相變的溫度有很大的影響。鐵、鋁、鈷、錳、釩、鈮和稀土元素鈰、釹等,使馬氏體相變溫度Ms呈直線下降。金、鉑、鈀、鉿、鋯提高M(jìn)s溫度。Cu對B2→B19相變溫度影響不大,但使相變順序發(fā)生變化[4]。

        1)Ni-Ti-Cu窄滯后形狀記憶合金。銅的加入抑制了合金MS溫度對成分的敏感性,且使相變滯后明顯變窄(4℃左右),如Ni50Ti30Cu20合金。合金對溫度場的反應(yīng)比較迅速,可以用于制成具有較高響應(yīng)頻率的敏感元器件。

        2)Ni-Ti-Nb寬滯后形狀記憶合金。Ni-Ti-Nb合金在一個特征形變溫度(MS+30℃)和臨界形變量范圍(14%~20%)條件下變形,可有效地提高馬氏體的穩(wěn)定性,使相變滯后增大,同時應(yīng)變恢復(fù)率和恢復(fù)力仍維持較高水平,這種特性與Ni-Ti-Nb合金的形變馬氏體組織結(jié)構(gòu)和界面結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。經(jīng)適當(dāng)?shù)淖冃魏笙嘧儨罂蛇_(dá)150℃,用這種合金制作的連接緊固件可在室溫下存儲,工程應(yīng)用極為方便。

        3)高溫形狀記憶合金。Ni-Ti合金的MS溫度一般低于100℃,通常只能在低于100℃的溫度下使用。但在相當(dāng)多的情況下,如防火裝置、汽車發(fā)動機(jī)等要求的工作溫度一般較高,僅僅常溫下的形狀記憶合金遠(yuǎn)不能滿足,為了擴(kuò)大記憶合金的應(yīng)用,需要發(fā)展高溫形狀記憶合金。我們采用合金化的方法,如添加貴金屬鈀、金和鉑來代替鎳或者添加鉿和鋯來代替鈦來提高相變溫度。

        3 Ni-Ti形狀記憶合金薄膜

        用濺射法制備Ni-Ti合金薄膜,在襯底溫度低于200℃時,所得到的Ni-Ti薄膜呈非晶態(tài),不顯示形狀記憶效應(yīng)。經(jīng)過400℃以上溫度晶化處理后,才能獲得形狀記憶效應(yīng)。與體材料類似,Ni-Ti薄膜冷卻時也發(fā)生R相變和B19馬氏體相變。

        Ni-Ti形狀記憶合金薄膜的優(yōu)勢在于它的響應(yīng)速度快、做功輸出能力高,且集傳感與驅(qū)動雙重功能。由于B2→R相變的相變滯后較窄,對溫度場的響應(yīng)較快,適合于制作微驅(qū)動器[5]。且在恒壓力作用下,Ni-Ti合金薄膜的Ms溫度和可恢復(fù)應(yīng)變隨熱循環(huán)次數(shù)的增加而顯著提高,隨后達(dá)到某一穩(wěn)定值。而且,富鎳Ni-Ti合金薄膜在經(jīng)約束時效后可獲得良好的雙程形狀記憶效應(yīng)[6]。

        4 Ni-Ti形狀記憶合金的發(fā)展

        我們除了在Ni-Ti中加入常規(guī)第三組元來改善Ni-Ti的性能外,也可考慮在Ni-Ti中加入稀土元素來發(fā)展新型合金。王高潮等[7]在Ti-Ni形狀記憶合金基體中分別通過碳熱還原法和真空固滲法加入稀土Ce或Sm元素,形成稀土鎳金屬間化合物滲層,強(qiáng)化了Ti-Ni形狀記憶合金的表面,并使Ni-Ti合金的線性回復(fù)性能得以改善。但由于熔煉時不可避免坩堝的雜質(zhì)滲入到熔體,所以稀土元素對記憶合金的作用還有待進(jìn)一步研究[8]。

        目前,形狀記憶合金在工程上的應(yīng)用已有很多。工程上,可用在機(jī)械工業(yè)、自控和儀表工業(yè)、汽車工業(yè)、兵器工業(yè)、航空和航天工業(yè)等方面。圖2為Ni-Ti合金在緊固銷上應(yīng)用的一個例子。這是形狀記憶合金一種最簡單的應(yīng)用,從外部不能接觸到的地方可以利用這種方法,是其他材料無法替代的。可應(yīng)用于原子能工業(yè)、真空裝置、海底工程和宇宙空間工程等處。

        圖2

        在醫(yī)學(xué)上,主要使用的還是Ni-Ti合金,它對生物材料有較好的相容性,可以埋入人體做移植材料。從功能方面考慮,在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用就是利用其形狀恢復(fù)功能。例如,在心臟、下肢和骨盆靜脈中形成的血栓被剝離后,會通過血管游動到肺部發(fā)生肺栓塞,一般我們需要使用抗凝劑或者進(jìn)行外科手術(shù),但這兩種方法都不是太安全,這時我們將一個形狀簡單的馬氏體Ni-Ti直絲植入體內(nèi),由于體溫的作用,使其變成復(fù)雜的母相過濾器形狀,來阻擋凝結(jié)物進(jìn)入心臟、肺。

        5 結(jié)論

        形狀記憶合金薄膜可能會成為未來機(jī)器人和機(jī)械手的理想材料,除溫度外不受任何其他環(huán)境條件的影響,可望在核反應(yīng)堆、加速器、太空實驗室等高科技領(lǐng)域大顯身手。

        參考文獻(xiàn)

        [1]Massalski TB,Okamoto H,Subramanian PR,Kacprzak L.editers.Bniary alloy phase diagrams[J].2nd ed,vo1.3.Ohio:ASM International,1990:2875

        [2]王正品,等.金屬功能材料[J].化學(xué)工業(yè)出版社,2004:261.

        [3]劉列義,洪偉卿,等.Ni-Ti形狀記憶合金的應(yīng)用[J].上海鋼研,1981(59):68.

        [4]張驥華.功能材料及其應(yīng)用[J].機(jī)械工業(yè)出版社,2009:137.

        [5]秦桂紅,等.Ni-Ti形狀就醫(yī)合金薄膜的研究與應(yīng)用[J].上海鋼研,2005.

        [6]Gil F J,Solano E,Pena J,et al. J Mater Sci: Materials in Medicine,2004,15: 1181.

        [7]王高潮,楊剛,魯世強(qiáng),等.金屬功能材料,2004,11(6):12.

        [8]尹燕,徐仰濤,等.三元Ni-Ti基形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀[J].材料導(dǎo)報,2006,20(12):70-73.

        作者簡介

        吳怡(1992-),女,漢族,河南安陽人,本科,單位:鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院金屬材料專業(yè),研究方向:金屬材料。endprint

        猜你喜歡
        形狀記憶記憶合金馬氏體
        中低碳系列馬氏體不銹鋼開發(fā)與生產(chǎn)
        山東冶金(2022年1期)2022-04-19 13:40:20
        激光制備預(yù)壓應(yīng)力超高強(qiáng)韌馬氏體層的組織與性能
        形狀記憶合金及其研究進(jìn)展綜述
        走進(jìn)記憶合金
        Fe-C-Mn-Si-Cr的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點的熱力學(xué)計算
        上海金屬(2016年1期)2016-11-23 05:17:24
        具有形狀記憶效應(yīng)的液晶彈性體研究進(jìn)展
        中國塑料(2016年10期)2016-06-27 06:35:12
        SBS/PE—LD的強(qiáng)化交聯(lián)與形狀記憶效應(yīng)研究
        中國塑料(2016年8期)2016-06-27 06:34:44
        關(guān)于Fe-1.4C合金馬氏體相變的研究
        改性多壁碳納米管/聚氨酯形狀記憶復(fù)合材料的制備及性能
        基于形狀記憶材料的紡織設(shè)計發(fā)展與應(yīng)用
        河南科技(2015年1期)2015-02-27 14:20:19
        国产精品对白一区二区三区| av一区二区三区亚洲| 91国产自拍视频在线| 麻婆视频在线免费观看| 台湾佬中文娱乐网22| 色欲aⅴ亚洲情无码av蜜桃| 精品国产AⅤ一区二区三区V免费| 亚洲av成熟国产精品一区二区| 中文字幕有码无码人妻av蜜桃 | 亚洲va中文字幕无码久久不卡 | 国产精品美女久久久久浪潮AVⅤ| 一区二区三区日本高清| 午夜性色一区二区三区不卡视频| 娇妻玩4p被三个男人伺候电影| 热re99久久精品国产66热6| 日本一区二区高清精品| 久久伊人少妇熟女大香线蕉| 97久久久久人妻精品专区| 蜜臀av一区二区三区人妻在线| 亚洲国产综合在线亚洲区亚洲av| 亚洲av不卡一区二区三区| 99久久免费国产精品2017| 国产一区二区一级黄色片| 制服丝袜一区二区三区| 日日碰狠狠添天天爽超碰97| 亚洲欧美变态另类综合 | 午夜天堂av天堂久久久| 精品欧洲av无码一区二区三区 | 婷婷亚洲久悠悠色悠在线播放| 国产精品无码久久久久免费AV| 亚洲国产日韩综合天堂| 中文字幕人妻在线中字| 永久黄网站色视频免费| 国产精品一区二区三区色| 丝袜美腿av在线观看| 中文无码一区二区不卡αv| 99re6久精品国产首页| 久久亚洲网站中文字幕| 狠狠噜天天噜日日噜无码| 日韩av在线毛片| 色男色女午夜福利影院|