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第3期(总第117期) 同 煤 科 技 2008年9月 TONGMElKEJI ·15· 浅谈记忆金属 李永梅 摘要以弹簧和螺旋状高温合金为例，介绍了形状记忆合金的原理、记忆金属的分类，及在工业、日常 生活、煤矿中的应用。 关键词金属学；形状记忆合金；形状记忆效应；马氏体相变 中图分类号TGl39+．6 文献标识码A 形状记忆合金(记忆金属)是一种奇特的金属 合金在冷却、加热和变形过程中发生热弹性马氏体相 条。容易被弯曲。若把其弯曲后放进盛着热水的玻璃 变所造成的。 缸内。金属条会伸展；将它放人冷水里，金属条则会 高温奥氏体相晶体在冷却之后发生相变．转变为 恢复原状。在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧， 含有孪晶的低温马氏体相晶体。此时如受到外力作 然后放入热水中．弹簧会自动收拢。 用。适合于变形的孪晶部分将把不适合于变形的孪晶 这里所说的金属条和弹簧都是由一种有记忆力的 部分侵蚀掉成为一个单晶，成为变形的马氏体。即在 智能金属做成的．它的微观结构有2种相对稳定的状 单向外力作用下，其中马氏体顺应应力方向发生再取 态：在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形 向，造成马氏体的择优取向，当大部分或全部马氏体 状：在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新 都采取一个取向时，整个材料在宏观上表现为形变。 加热。它会记起它原来的形状而变回去。这种材料就 这种变形的马氏体被加热时，再转变成母相奥氏体， 叫做记忆金属。 ， 形变即全部消失。 例如1根螺旋状高温合金，经过高温退火后，它 对于具有热弹马氏体相变的合金，发生这种相变 的形状处于螺旋状态。在室温下，即使用很大力气把 的驱动力很小，因此，随着温度的变化发生这种奥氏 它强行拉直。但只要把它加热到一定的“变态温度” 体一马氏体一形变马氏体一奥氏体的过程。 时。这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原 具有形状记忆效应的合金．其中绝大多数奥氏体 来的螺旋形态。这是怎么回事? 相有序晶格结构，马氏体则呈对称性低的单斜或三斜 晶体结构。也就是说，马氏体相对称性差且相界面容 1形状记忆合金的原理 易移动，所以也容易使移动路径调转方向往回走。只 有这种在高温下发生向有序晶格逆转变的合金才显示 上面所说的形状记忆效应是由于在形变和外界条 形状记忆效应。 件改变时，金属中发生了相变过程所产生的。 1．2应力诱导马氏体相变机理 根据相变机理的不同。形状记忆效应可分为2 除了温度可引起合金的母体一马氏体一母体的变 类。 化，应力也可以诱发这种马氏体转变。在胁以上某 1．1热弹性马氏体相变机理 个温度对合金施加外力也可引起马氏体转变．形成的 在一般钢铁中．马氏体大多是在相当低的温度 马氏体叫应力诱发马氏体。这种马氏体在应力增加时 下。并在连续加热中由奥氏体转变而成的。具有马氏 马氏体长大，反之马氏体缩小，应力消除后马氏体消 体型转变，并且马氏体向高温相转变初始温度胍和 失，这种马氏体叫应力弹性马