镍钛合金

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镍钛合金是一种形状记忆合金,形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上,疲劳寿命达107次,阻尼特性比普通的弹簧高10倍,其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢,因此可以满足各类工程和医学的应用需求,是一种非常优秀的功能材料。

记忆合金除具有独特的形状记忆功能外,还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。  

性能及特性

一) 镍钛合金的相变与性能

顾名思义,镍钛合金是由镍和钛组成二元合金,由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相,即奥氏体相和马氏体相。 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相(奥氏体相)-R相-马氏体相。 R相是菱方形,奥氏体是温度较高(大于同样地:即奥氏体开始的温度)的时候,或者去处载荷(外力去除Deactivation)时的状态,立方体,坚硬。形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低(小于Mf:即马氏体结束的温度)或者加载(受到外力活化)时的状态,六边形,具有延展性,反复性,不太稳定,较易变形。

(二) 镍钛合金的特殊性能

1、形状记忆特性(shape memory) 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后,将马氏体在Mf以下温度形变,经加热至Af温度以下,伴随逆相变,材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。

2、超弹性 (superelastic) 所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变,在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下,由于外加应力的作用,导致应力诱发马氏体相变发生,从而合金表现出不同于普通材料的力学行为,它的弹性极限远远大于普通材料,并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比,超弹性没有热参与。总而言之,超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大,可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果,因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变,当弓丝被加热到400ºC以上时,超弹性开始下降。

3、抗腐蚀性能:有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿

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