合金成分影响相变温度.doc

五、合金成分影响相变温度 大家知道，我国幅员广大，人口众多，各地有各地的生活习惯,各人有的爱好。一位高明的厨师，就要能够掌握多种不同的烹调技艺，善于做出各具特色的饭菜来，才能满足不同的顾客的要求。我们炼制记忆合金，和厨师烧莱一样，也是“众口难调”呀。 譬如，把记忆合金做成紧固铆钉，用来紧固飞机上的零部件，就必须在-55℃变形，才能保证飞机顺利通过严寒的高空。如果用在航天飞行器的控制系统，则必须保证记忆合金部件能在0℃?60℃的范围内正常工作。如果要想把记忆合金作为生物工程材料，用到人体上去，那就要求更严了。它必须在37℃左右，回复设计的形状，因为这是人体的正常温度。可以想一想，如果记忆合金部件，低于这个温度就开始逆转变，力图回复原来的形状，手术不是就没有办法顺利进行了吗？相反，如果记忆合金部件高于40℃才开始回复原形，把它埋在体内也就起不了任何特殊作用了。 正因为不同顾客的“众口难调”，金华瑞普也能像厨师一样，针对用户不同的要求，做出可口的“饭莱”。技艺高超的冶金工作者，调节记忆合金相变温度的第一个办法，就是善于选择合金的成分，好像高明的厨师，精心选择做菜的配料一样。 经过各国冶金专家的研究试验，我们已经知道，合金成分对记忆合金相变温度的影响，是极其灵敏的。就拿我们熟悉的镍钛合金和铜基记忆合金来说吧，成分稍有一点变化,就能在很大程度上影响合金变形的温度。 对于镍钛合金来说，各国专家研究的结果可能还有一些出入，但大致有这样一个规律，就是合金中镍的含量增加，合金的变形温度起始点和终点都下降。相反，如果合金中钛的含量增加，合金变形温度的起始点和终点都上升。 比如有的专家研究的结果是这样的：当镍钛合金中,含镍和含钛的原子浓度相等时，也就是说合金中镍含量大约占55%的时候，在40℃开始生成马氏体。就是从40℃开始,合金逐渐变软，易于加工。如果把合金中的镍含量降低到54%,合金的马氏体开始生成的温度，一下子就上升到70℃。反过来，如果把合金中的镍含量增加1%，达到56%，那么，合金的马氏体开始生成温度，就会猛然下降到0℃。当镍含量再增加1%，达到57%的时候，马氏体开始生成的温度还会继续下降，达到-10℃。 反过来看也是一样，合金成分对于由低温马氏体状态，向高温母相的逆转变温度来说，也是极为敏感的。就是说，合金成分对记忆合金在低温下回复原来形状的温度,影响也是很大的。专家们试验的结果是这样的：当镍钛合金中，含镍和钛的原子浓度相等时，合金由低温马氏体状态，向高温母相状态逆转变的终点温度约为100℃。如果合金中的镍原子浓度增加千分之五，形状回复的终点温度，就急剧下降到20℃左右。相当于镍含量的原子浓度，每增加千分之一，合金的形状回复终了温度，就降低10℃左右；钛原子的浓度若增加千分之三，合金形状回复终了温度，便相应提高30℃?50℃。 现在我们再看一下铜基记忆合金。冶金专家们发现,铜基合金中成分的变化，对记忆合金形状回复的起始温度，也是极为敏感的。就拿铜锌合金为例来说吧。有的专家试验的结果是这样的:当合金中的锌含量为41%，铜含量为59%的时候，合金生成低温马氏体的起始温度,为-170℃。如果合金中的锌含量增加千分之五，达到41.5%的时候，生成低温马氏体的起始温度，就下降到-210℃。你看，成分只差千分之五,起始温度就能差40多度呢！还有的专家把试验的范围进一步扩大，当合金中的锌含量，进一步增加到41.97%的时候，生成低温马氏体的起始温度，也进一步降低，达到-242℃。冶金专家又反过来试了一试，他们试着减少铜锌合金中的锌含量，看看会怎么样。结果不出所料，如果锌含量减少，生成马氏体的起始温度就提高了。当锌含量减少到38.55%的时候，生成马氏体的起始温度，便提高到-l0℃，锌含量减少到38.4%的时候，生成马氏体的起始温度，就要升到零上15℃。大约是锌含量每增加1%，生成马氏体的起始温度，约降低70℃。 知识卡片 铜锌铝合金的经验公式 铜锌铝合金的经验公式是: Ms(K)=2221-52*锌含量的百分数-137*铝含量的百分数 公式里的符号Ms,代表合金生成低温马氏体的起始温度，也就是铜锌链合金开始变软，易于加工成各种形状的起始温度。公式中括号里的符号K，就是代表绝对温度。