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新型材料的熱加工處理的方法
新型材料的熱加工處理的方法
1．形狀記憶合金熱處理
到目前為止，發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有20余種，但得到實際應(yīng)用四只百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蝕性好。疲勞壽命高，適用于人體植入、生物、航天及原子工程。后者價格低廉（僅為前者的1/10），加工性能好，可普遍應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。
近年來，形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。例如，已做成噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的液壓系統(tǒng)導(dǎo)管；利用低質(zhì)能源的固體發(fā)動機(jī)；航天工程上的可折疊宇航天線；醫(yī)學(xué)上用的牙齒整畸弓絲；矯正脊椎骨的哈氏棒；電器工業(yè)上的自動觸頭，保安裝置；控制上的熱敏元件，溫度開關(guān)；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(yīng)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(tài)，進(jìn)行一定限度的變形或變形誘發(fā)馬氏體后，則在隨后的加熱過程中，當(dāng)溫度超過馬氏體相消失的溫度時，材料能完全恢復(fù)到變形前的形狀和體積。
馬氏體相變最初是在鋼中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，并作為鋼的熱處理技術(shù)基礎(chǔ)加以研究；而形狀記憶合金的記憶效應(yīng)則是靠材料中發(fā)生熱彈性馬氏體相變所產(chǎn)生的，它已成為馬氏體相變領(lǐng)域中占據(jù)首要地位的研究課題，并開辟了馬氏體應(yīng)用研究的新領(lǐng)域?，F(xiàn)在研究較多的有Ti-Ni，Au-Cd，Cu-Zn，Ag-Cd，Ni-Al，Co-Ni，F(xiàn)e-Ni等十?dāng)?shù)個系列。馬氏體相變是一種固態(tài)相變，是一種偽切變引起原子短程擴(kuò)散的相變。通過對形狀記憶合金的研究，認(rèn)為只有在具備馬氏體相變是熱彈性的及馬氏體屬于對稱性低的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而母相晶體為對稱性較高的立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并且大都是有序的等條件時才會有記憶效應(yīng)。
具有形狀記憶效應(yīng)的合金稱為記憶合金，其形狀記憶效應(yīng)產(chǎn)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(yīng)力是熱彈性馬氏體相變的兩個獨(dú)立變量，因此，形狀記憶合金的熱處理是影響其形狀記憶效應(yīng)的關(guān)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(jīng)高溫迅速淬火會受到淬火空位和位錯的交互作用而強(qiáng)化。溫度越高強(qiáng)化也更為顯著，淬火冷卻速度增如也會強(qiáng)化母相，但過分強(qiáng)化又會影響馬氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行，從而影響記憶回復(fù)轉(zhuǎn)變，一般要根據(jù)不同材料而選擇不同的淬火介質(zhì)。
2．熱預(yù)變形處理
為了強(qiáng)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(fā)生因難，除了合金元素的作用之外，熱預(yù)變形也是一種有效的方法，即在高溫獲得奧氏體相后，再在高于Ms點(diǎn)以上溫度進(jìn)行熱預(yù)變形，則既可以使母相奧氏體得到強(qiáng)化，同時又不產(chǎn)生馬氏體，從而使合金的記憶效應(yīng)得到明顯提高。但熱預(yù)變形溫度過高會產(chǎn)生相反影響，使母相強(qiáng)度下降。在應(yīng)變過程中產(chǎn)生滑移，從而降低記憶效應(yīng)。同樣，熱預(yù)變形時應(yīng)變量過大，會使母相內(nèi)缺陷增多而降低記憶效應(yīng)。
新型材料的熱加工處理的方法
新型材料的熱加工處理的方法
1．形狀記憶合金熱處理
到目前為止，發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有20余種，但得到實際應(yīng)用四只百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蝕性好。疲勞壽命高，適用于人體植入、生物、航天及原子工程。后者價格低廉（僅為前者的1/10），加工性能好，可普遍應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。
近年來，形狀記憶合金的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。例如，已做成噴氣戰(zhàn)斗機(jī)的液壓系統(tǒng)導(dǎo)管；利用低質(zhì)能源的固體發(fā)動機(jī)；航天工程上的可折疊宇航天線；醫(yī)學(xué)上用的牙齒整畸弓絲；矯正脊椎骨的哈氏棒；電器工業(yè)上的自動觸頭，保安裝置；控制上的熱敏元件，溫度開關(guān)；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(yīng)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(tài)，進(jìn)行一定限度的變形或變形誘發(fā)馬氏體后，則在隨后的加熱過程中，當(dāng)溫度超過馬氏體相消失的溫度時，材料能完全恢復(fù)到變形前的形狀和體積。
馬氏體相變最初是在鋼中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，并作為鋼的熱處理技術(shù)基礎(chǔ)加以研究；而形狀記憶合金的記憶效應(yīng)則是靠材料中發(fā)生熱彈性馬氏體相變所產(chǎn)生的，它已成為馬氏體相變領(lǐng)域中占據(jù)首要地位的研究課題，并開辟了馬氏體應(yīng)用研究的新領(lǐng)域。現(xiàn)在研究較多的有Ti-Ni，Au-Cd，Cu-Zn，Ag-Cd，Ni-Al，Co-Ni，F(xiàn)e-Ni等十?dāng)?shù)個系列。馬氏體相變是一種固態(tài)相變，是一種偽切變引起原子短程擴(kuò)散的相變。通過對形狀記憶合金的研究，認(rèn)為只有在具備馬氏體相變是熱彈性的及馬氏體屬于對稱性低的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而母相晶體為對稱性較高的立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并且大都是有序的等條件時才會有記憶效應(yīng)。
具有形狀記憶效應(yīng)的合金稱為記憶合金，其形狀記憶效應(yīng)產(chǎn)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(yīng)力是熱彈性馬氏體相變的兩個獨(dú)立變量，因此，形狀記憶合金的熱處理是影響其形狀記憶效應(yīng)的關(guān)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(jīng)高溫迅速淬火會受到淬火空位和位錯的交互作用而強(qiáng)化。溫度越高強(qiáng)化也更為顯著，淬火冷卻速度增如也會強(qiáng)化母相，但過分強(qiáng)化又會影響馬氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行，從而影響記憶回復(fù)轉(zhuǎn)變，一般要根據(jù)不同材料而選擇不同的淬火介質(zhì)。
2．熱預(yù)變形處理
為了強(qiáng)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(fā)生因難，除了合金元素的作用之外，熱預(yù)變形也是一種有效的方法，即在高溫獲得奧氏體相后，再在高于Ms點(diǎn)以上溫度進(jìn)行熱預(yù)變形，則既可以使母相奧氏體得到強(qiáng)化，同時又不產(chǎn)生馬氏體，從而使合金的記憶效應(yīng)得到明顯提高。但熱預(yù)變形溫度過高會產(chǎn)生相反影響，使母相強(qiáng)度下降。在應(yīng)變過程中產(chǎn)生滑移，從而降低記憶效應(yīng)。同樣，熱預(yù)變形時應(yīng)變量過大，會使母相內(nèi)缺陷增多而降低記憶效應(yīng)。