08 弹性合金幻灯片.ppt

Ni与合金中的Fe、Cr等元素形成?固溶体，Ni和Fe是合金产生弹性反常行为的基础。?固溶体中的Ni含量影响着合金的恒弹特性，固溶体中的Ni含量与合金的原始成分相时效后析出的??-Ni3(Ti,Al)相的数量有关。Ni含量在w(Ni)=28%和w(Ni)=44%时，合金的?E ? 0；美国的克拉克(Clark C. A.)研究发现，经35%冷变形，在650℃时效，这种Fe-Ni-Cr-Ti合金的热弹性系数2?E与?相中的Ni质量分数N及?相中的Cr、Ti、A1、Mn等元素的总质量分数A呈抛物线关系。 1、合金中各元素的作用 A ——?相中Cr、Ti、Al、Mn、Si的质量分数总和； N ——?相中Ni的质量分数，Ni? =Ni% – 3.66 (Ti% – 1%)。Ni%、Ti%为合金中Ni和Ti的质量分数。 8.3 恒弹性合金（2） Fe-Ni合金?E随Ni浓度变化曲线 (a)—二元合金；(b)附加Cr的三元合金 8.3 恒弹性合金（3） Ni42CrTiAl合金热弹性系数(2?f )与成分的关系 8.3 恒弹性合金（4） Cr主要是使弹性模量温度系数?E值降低，当w(Ni)=42%时，w(Cr)=4% ~ 6%之间，?E值则在零附近，同时Cr的加入可降低合金的Tc，提高合金的耐蚀性。Cr不参与形成金属间化合物，也不改变析出相的结构．它主要存在于?固溶体中，当合金中Ti、Al、Si、Mn含量增加或加入Cu、V等元素时，可相应降低Cr含量，以防止热弹性系数和居里温度过低。 Ti、A1是合金中的主要强化元素，其中除约质量分数为1%的Ti溶于?固溶体中与C形成以TiC，其余的Ti与Ni和Al在时效过程中形成? ?-Ni3(Ti或Al)金属间化合物，弥散分布? 基体中，起强化作用。Ti和A1也是提高合金机械品质因数Q值的重要元素。 8.3 恒弹性合金（5） 合金的化学成分确定之后，合金的性能主要由时效过程中??相的析出量、形貌和分布状态所决定。而合金的组织结构则与固溶处理、冷变形、时效工艺密切相关。 2、组织结构与性能 固溶处理 8.3 恒弹性合金（6） 冷变形、时效工艺 冷变形和时效温度对Ni42CrTiAl合金?b影响 8.3 恒弹性合金（7） Ni42CrTiAl合金的?E值与时效温度的关系 8.3 恒弹性合金（8） 不锈因瓦合金：w(Co)=54%、w(Cr)=9.5%的Co-Fe合金不仅具有很强的因瓦效应，形成膨胀系数很小的不锈因瓦合金，而且这种合金还同时表现出最强的埃林瓦特性。在退火状态下，它的弹性模量温度系数?E = 82?10?5/℃，切变模量温度系数?G= 35.9?10?5/℃。人们把这种Co-Fe-Cr合金称为Co-E1invar合金，并在Co-Fe-Cr系合金基础上添加第3或第4种元素，研制出了Mo-Elinvar、W-Elinvar、V-Elinvar及Mn-Elinvar合金。 在Co-Fe-Cr合金中加Ni（置换其中的Co、Cr）时，可加强合金的弹性反常行为，扩大反常的成分范围，并能改善合金的加工性能。复合加入Cr、W、Ni、Ni的Co-Fe合金称Elcolloy合金。此合金具有优异的力学性能，在退火状态下，合金的强度?b=1717MPa、弹性极限?e＝1305MPa，它正在逐步代替Co-E1invar合金。 Co-Elinvar合金特点：性能稳定、不受振动模式影响、?E 和?G可同时趋于零——用此合金作手表游丝，可使手表日走时差在1s以下。 2、Co-Fe系恒弹性合金 8.3 恒弹性合金（9） 二、无磁恒弹性合金 ①Nb基合金 w(Zr)＝9.9%~19%的Nb-Zr合金经冷轧和1200℃、1h高温退火后、由于得到?110?和?111?织构，合金的?f/f?T曲线出现反常变化，合金在较宽的温度范围内表现出恒弹特性。 w(Zr)=19%~22%的Nb-Zr合金经97％冷变形和660℃、64h退火，可获得恒弹特性。这是由于大的冷变形量使合金内部产生高密度位错（约1012/cm2），位错与O，N等一些杂质原子有强烈地交互作用，在位措周围形成Cottrell气团。温度升高，这种交互作用被激活而加强，位错运动被这种气团所钉扎，使合金在一定的温度范围内，弹性模量E保持有限的变化，表现出恒弹特性。 1、顺磁性恒弹性合金 8.3 恒弹性合金（10） ② Ti基合金 主要有Ti-Ni-Co-Fe和Ti-Ni-Co两类合金。Ti基恒弹合金的特点是：能在较高温度下保持恒弹特性（600~700℃），频率温度系数?f 在10?5/℃的水平，有的可达到