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记忆弹簧和形状记忆合金中的马氏体介绍

记忆弹簧和形状记忆合金中的马氏体介绍

发布日期:2018-12-17 作者: 点击:

      记忆弹簧和形状记忆合金中,马氏体相变有逆转变,使马氏体转变产生的变形消失。但这需要在晶体学上加以保证。通过对形状记忆合金的研究,总结出应具备下列条件才会有记忆效应:

(1)马氏体相变是热弹性的;

(2)马氏体的点阵不变切变为孪生,亚结构只能由孪晶和层错组成;

(3)马氏体属于对称性低的点阵结构,而母相晶体为对称性较高的立方点阵结构,并且大都是有序的,这样,有序化材料有较高的弹性极限,热弹性马氏体相变产生的小尺度畸变不会超过弹性极限,就会使相变过程中母相和马氏体界面保持弹性共格(即两相界面上的原子排列相近),为逆相变时重新构成原母相结构提供有利条件。


记忆弹簧和形状记忆合金中的马氏体介绍


      根据热弹性马氏体相变的热力学特点以及界面动态的不同,可以将马氏体相变分为热弹性、半热弹性和非热弹性马氏体相变。

其判据为:

(1)临界相变驱动力小,热滞小;

(2)相界面能做往复迁动;

(3)形状应变为弹性协作应变,马氏体内的弹性储存能对逆相变驱动力有贡献。完全满足这三个条件时为热弹性马氏体相变,部分满足时为半  热弹性马氏体相变,完全不符合时为非热弹性马氏体相变。有色合金如Ni-Ti、Au-Cd、Cu-Zn-Al、Cu-Al-Ni、In-Tl等,其马氏体相变临界驱动力很小,比Fe合金约低两个数量级,如Cu-26Zn-Al合金为10。5J·mol-1,相变热滞小,仅10K;相界面随温度升降而迁动;相变的形状应变为弹性恢复应变,马氏体内储存的弹性能对逆相变驱动力有贡献,故该合金的马氏体相变属于热弹性马氏体相变。Fe-30Ni合金中γ-α',相变临界驱动力高达1000J·mol-1,相变滞后达400K,马氏体为瞬时长大,温度升降时马氏体界面不迁动,常以母相塑性应变协调相变产生的形状应变,其逆相变驱动力完全由化学驱动力提供,因此该合金的马氏体相变属于非热弹性马氏体相变,多数工业用钢的马氏体相变均属此类。Fe-30Mn-6Si中的γ-ε相变借层错成核,相变驱动力不大,相变滞后约为100K,γ/ε界面在温度升降时可作可逆运动,但并不完全,而经热-机械训练后能完全可逆(训练使马氏体储存弹性能以驱动逆相变),故属于半热弹性马氏体相变。Fe-31Ni-10Co-3Ti及Fe-Ni-C中γ-α'转变也可属于半热弹性马氏体相变。


       热弹性马氏体相变是在很小的过冷度(热滞)下发生的,即相变所需的驱动力很小。如果相变驱动力不足以克服一片马氏体充分长大所需的弹性变形能及其他能量消耗时,马氏体片在未长到极限尺寸之前便会停止长大,但这时共格界面并未破坏。也就是说,在马氏体片形成以后,界面上的弹性变形是随着马氏体片长大而增大的。因此,在一定的温度下,当这种弹性变形能及共格界面能等能量消耗增加到和相变的化学驱动力相等时,新相和母相即达到了一种热弹性平衡状态,以至相变会自然停止。然而,此时形变并未超过弹性极限,若温度继续下降,则因马氏体相变驱动力增加,马氏体片又继续长大。此时出现新的马氏体片长大也是可能的。当温度升高使相变驱动力减小时,马氏体片便会收缩,故称其为热弹性马氏体。

本文网址:http://www.oomgames.com/news/443.html

关键词:记忆合金弹簧

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