当前位置：文档之家 › Fe—Mn—Si形状记忆合金的摩擦磨损特性

Fe—Mn—Si形状记忆合金的摩擦磨损特性

  • 格式：pdf
  • 大小：217.17 KB
  • 文档页数：4

Ｔｈ ｉｔｏ ｅ ｒ Ｃｈａ ａ ｔｒｓｉＳｏ ｅ Ｆｒｃ ｉｎ Ｗ ａ ｒ ｃ ｅ ｉｔＣ ｆ Ｆｅ １ Ｍ ｎ． Ｓ ． Ｏ ． ＮｉＳ ｐ ｅ ｏ ｙ Ａｌｏ ．７ ５ ｉ１ Ｃｒ５ ｈａ ｅ Ｍ ｍ ｒ ｌｙ
Ｗ ａｎ ｉｇ ｎ ｇ Ｊｎ ａ ｇ Ｌｎ Ｃｈ ｎ ｘ ｎ ｉ ｅ ｇ ｉ Ｗ ａ ｇ Ｇｕｘｎ ｎ ｉｉ Ｗ ｕ Ｙａ ｄ ｎ ｎ ｏ ｇ
３ Ｓ ｈ ｏ ｆＭａｅ ａｓ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ， ｂ ｉＵｎｖ ｒ ｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ Ｔａ ｊ ０ １ ０ Ｃ ｉａ ． ｃ ｏ ｌ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｈｅ ｅ ｏ ｉ ｉ ｉ ｅ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｉ ３ ０ ３ ， ｈｎ ） ｓ ｙ ｎｎ
摘 要 ：制 备 了铁 基形 状 记忆 合 金 Ｆ－７ ｎ５ ｉ ０ ｒ Ｎ ，通 过磨 损 试验 、Ｘ Ｄ分 析 、Ｓ Ｍ 观察 等研 究 了该 合 金 在 干 ｅ１Ｍ －Ｓ一 Ｃ － ｉ １ ５ Ｒ Ｅ 摩 擦 和油 摩 擦下 的摩 擦 磨 损特 性 ，并 和高 锰钢 的耐 磨性 进 行 了对 比 。研 究 表 明 ，在 干 摩 擦条 件 下 ，该 合金 呈 典 型粘 着 磨 损 特 征 ，磨损 表 面 没有 ｅ马 氏体 ，其 耐磨 性较 差 ，低 于高 锰 钢 ；在 油 摩擦 条 件 下 ，该 合 金 呈磨 粒 磨损 特 征 ，磨损 表 面 存
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在较多的 ￡马氏体 ，耐磨性较好 ，高于高锰钢 ；Ｆ －７ －Ｓ １Ｃ－Ｎ 形状 记忆合金 油摩擦 时耐磨 性好的主要原 因在 于 ｅ１Ｍｎ５ ｉ ０ ｒ ｉ 一 ５
摩 擦 过 程 中的应 力 诱 发 一 ｅ马 氏体 相 变 。 关 键词 ：形状 记 忆合 金 ；摩 擦 ；磨损 ；应 力诱 发 ；马 氏体 相变 中图分 类 号 ：Ｔ １９ ６ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ０ ５ （０６ １ Ｇ３． ２４— １０ ２０ ） ０—１１— ０ ３
王 金 刚 林 成 新 王 桂 新 吴 彦 东
（ ．河 北 工业 大 学 机 械 工程 学 院 １ 天 津 ３０ ３ ；２ 大 连海 事 大 学 机 电与 材 料 工 程 学 院 ０ １０ ． 天 津 ３０ ３ ） ０ １０ 辽 宁 大 连 １６２ ； ０ ６ １ ３ ．河 北 工 业 大 学 材 料科 学 与 工程 学 院
维普资讯
２０ ０ ６年 １ ０月
润 滑 与 密 封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｏｃ ． ｏ ６ ｔ２ ｏ
第１ ０期 （ 总第 １２期 ） ８
Ｎｏ １ （ ｅｉｌＮ ． ８ ） ． ０ ｓｒ ｏ １ ２ ａ
Ｆ — —ｉ 状 记忆 合 金 的摩 擦 磨 损 特 性 ｅＭｎＳ 形
．
，
Ａｂ ｔａ ｔ Ｆ 一７Ｍｎ ５ ｉ１ Ｃｒ５Ｎｉｓ ａ ｅｍｅ ｒ ｌｏ Ｓｐ ｅ ａｅ ｉ ｒ ｔ ｎｗｅ ｒｃ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓｗｅｅ ｓｕ ｉｄ ｂ ｈ ｓｒ ｃ ： ｅ １ － Ｓ －０ － ｈ ｐ ｍｏ ｙａｌｙＷａ ｒｐ ｒ ｄ，ｔ ｆ ｃ ｉ ａ ｈ ｃｅ ｔ ｒ ｔ ｄｅ ｙ ｔ ｅ ｓ ｉ ｏ ｒ ｉ ｃ ｍｅ ｎ ｆｗｅ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ， ａ ｓｏ ａ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ＸＲＤ ｎ ｌ ｓｓ， ＥＭ ｂ ｅｖ ｔ ｎ ｉ ｒ ｎ ｉ ｒｃｉｎ， ｏ ａ ｅ ｔ ｉｈ— ｔｅ ． ｅ ｒ — ｒ ｉ ａ ａｙ ｉ Ｓ ｏ ｓ ｒ ａｉ ｎ ｄ ｙ ａ ｄ ｏｌ ｆ ｔｏ ｃ ｍｐ ｄ ｗｉ ｈ ｇ Ｍｎ ｓｅ １ Ｔｈ ｅ ｏ ｙ ｉ ｒ ｈ ｓ ｈｓｓ ｏ ｔ ｔ ｉ ｒ ｒｃｉｎ ｔ ｅｅ ｉｎ’ ｕ ｈ ｗ ｈａ ，ｎ ｄ ｆｉｔｏ ｈ ｒ ｓ ｔ￡ Ｍａｔ ｎ ｉ ｎ ｔ ｅｓ ｒａ ｅ ｏ ｙ ｒｅ ｓｔ ｉ ｈ ｕ ｆｃ ｆＳＭＡ ｌｙ．ｈ ｎｉｗｅ ｈ ａ ｔｒｓｉｓ ａｅｗｏ ｓ ｅ ｌ ａ ｏ ｔ ｅａ ｔ— ａ ｃ ａ ｃｅ ｔ ｒ ｒｅ ｒ ｒ ｉ ｃ ｔａ ｈ ｔｏ ｉｈ Ｍｎ ｓｅ ｌａ ｔ ｒｃｉｎ ｍｅ ｈ ｎｓ ｉ ｄ ｅ ｉｅ ｗｅ ：ｎ ｏｌ ｒｃｉｎ ｔ ｅｅｅ ｉｔ ｃ ￡ Ｍ ａｔｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｈ ｎｔ ａ ｆｈ ｇ ． ｔｅ ｎｄ ｉ ｆ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｓａ ｈ ｓｖ ａ ｉ ｉ ｆｉｔｏ ｈ ｒ ｘｓｓｍｕ ｈ ｓｉ ｏ ｒ ｙ ｒｅ ｓｔ ｉ ｈ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｏ Ｍ Ａ ｌｙ．ｈ ｔ． ａ ｈ ａ ｔｒｓｉｓａ ｅｍｕ ｈ ｂ ｔｅ ｈ ｈ ｔｏ ｉｈ Ｍ ｎ ｓｅ ｌａ ｄ ｉｓｆ ｃｉｎ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｕ ｆｃ ｆＳ ｌ ａ ｏ ｔｅ ａ ｉｗｅ ｃ ａ ｃｅｉｔｃ ｃ ｅｔｒｔａ ｔａ ｆｈｇ — ｔｅ ｎ ｔ ｒ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｓ ｎ ｒ ｒ ｒ ｎ ｉ ｏ ａ ｒｓｖ ａ ． ｅ 舞 ｏ ａ＂ ｅ ｉｔ ｃ ｆＦ ．７Ｍｎ一Ｓｉ１ Ｃｒ５ ｈ ｐ ｎ ｍｏ ｌｙ ｉ ｉ ｒｃｉｎ ｍａｎ ｖ ａｔｉ ｕｅ ｏ ｂ ａ ｉｅｗｅ Ｔｈ ０ ｄ ｗｅ ｌｒｓｓａ ｅ ｏ ｅ １ ｒ ｎ ５ 一 ０ 一 Ｎｉｓ ａ ｅ ｌｅ ｒ ａ ｏ ｎ ｏｌ ｆ ｔｏ ｉｌ ｔ ｂ ｔｓｔ ｙ ｌ ｙ ｉ ｒ
（ ．ｃｏｌ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｈ ｂｉ ｎ ｅｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ，ｉｎ ｎ３０ ３ Ｃ ｉａ １ Ｓｈｏ ｏ ｈｎｃ ｇｎｅ ｎ ， ｅｅ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｆ ｃ ｎｌ ｙＴａｊ ０ １０，ｈｎ ； Ｍｅ ａＥ ｉ ｖ ｉ Ｔ ｏ ｉ
２ Ｅ ｅ ｔｏ ｃ ａ ｉｓ ａ ｄ Ｍａ ｅ ａｓ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｌ ｇ ， ａ ｉｎ Ｍａ ｉ ｍｅ Ｕ ｉｅ ｉ ， ｌ ｎ Ｌ ａ ｎ ｎ ６ ２ Ｃ ｉ ａ； ． ｌ ｃｒ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｎ ｔ ｒ ｌ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ Ｃｏｌ ｅ Ｄ ｌ ｒ ｉ ｎ ｖ ｒ ｔ Ｄａｉ ｉ ｏ ｉ ｇ １ ０ ６， ｈ ｎ ｉ ｉ ｅ ａ ｔ ｓ ｙ ａ １

合集下载

形状记忆合金论文

形状记忆合金论文

形状记忆合金摘要：扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。

关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用引言：有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。

通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。

研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。

到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA）是一种在加热升温后能完全消除其在较文 pseudoelasticity）行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢氏体相变。

一、形状记忆合金的发展史最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。

他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。

后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。

直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。

到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。

几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断丰富和完善了马氏体相变理论。

在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。

二、形状记忆效应机理a) 单程SME b) 双程SME btpsfa 为SME cdcjc 为伪弹性图1 形状记忆效应示意图图2 形状记忆合金应力—应变—温度关系示意图图1 直观地示意出合金的形状记忆效应。

主要的几类记忆合金及性能

主要的几类记忆合金及性能

T<Mf
T>Af
记忆合金的应用 应用领域：温度继电器、玩具、机械、电子、自动控制、机器人、医疗热机 等 用记忆合金作铆钉
２）用记忆合金作管接头 在Af以上记忆合金管接头 的内径比管子的外径略小. 在Mf以下, 对管接头进行扩 径, 并将管子插入被扩径的 接头中. 随将之加热到Af 以上, 管接头的内径恢复 原来的尺寸，从而将管子 紧紧的箍住，完成管子 的连接. 3) Ti-Ni状记忆合金大量 用于医疗领域: 用作心 血管支架、牙齿矫形丝、 血栓过滤器、动脉瘤夹、 接骨板等.
特点： 形状记忆效应好，价格便宜，易于加工制造等． 但与Ti-Ni记忆合金相比：强度较低，稳定性及耐疲劳性能差，不具 有生物相容性． Cu基记忆合金中的基本相 ： Cu-Zn-Al 合金： 母相－′相： B2(CsCl结构)或DO3(Fe3Al结构)，属立方晶系 马氏体：9R、18R、2H等不同的结构． Cu-Al-Ni 合金：母相与马氏体的晶体结构与Cu-Zn-Al 基本类似． Cu基记忆合金中的稳定性： 相变点对合金成分十分敏感． 存在较严重的马氏体稳定化现象：淬火后合金的相变点会随着放置时间的延长增加直至达到一稳定值． 热－力循环对合金的记忆效应影响显著．随热－力循环的进行，Ms、As、Af等上升，相变热滞显著增大．
第二节 主要的几类记忆合金及能
一．Ti-Ni基形状记忆合金 Ti-Ni基合金是最早发展的记忆合金． 特点： 记忆效应优良 性能稳定 生物相容性好 但制造过程较复杂，价格昂贵． Ti－Ni基记忆合金中的基本相和相变 Ti－Ni二元合金系中有三个金属间化合物：TiNi、Ti2Ni 、 TiNi3．Ti-Ni基记忆合金是基于TiNi金属间化合物的合金． TiNi晶体结构：高温时：B2(CsCl结构)，为母相． TiNi由高温冷却时发生马氏体相变，马氏体结构：单斜晶体．
第九章 金属功能材料

第九章 金属功能材料


马氏体相变与热弹性马氏体相变 马氏体相变晶体学模型
f.c.c. b.c.c
在外界条件作用下，材 料由一种晶体结构变成 另一种晶体结构，力学、 物理、化学性能也随之 改变，当条件恢复时材 料的晶体结构也恢复到 原来状态，性质也随之 复原。
马氏体转变 需要有很大 的过冷度
产生大量晶 体缺陷、界 面不可动
第九章 金属功能材料
功能材料的定义 ：具有优良的电学、磁学、 光学、热学、声学、力学、化学和生物学 等功能及其相互转换的功能，被用于非结 构目的高技术材料。
1965年，美国贝尔实验室的 J. A. Morton博 士首次提出了功能材料的概念。 性能：以材料的电、磁、声、光等物理、 化学和生物学特性为主。 微观结构：具有超纯、超低缺陷密度、结 构高度精细等特点。
Cu基记忆合金中的基本相和相变： Cu基记忆合金的成分范围通常在相（电子 化合物）区。
相区成分的合金
高温淬 火冷却
亚稳的有序'相
热弹性马氏 体相变转变 加热
冷却
马氏体
Cu-Zn-Al合金相图的垂直截 面图(6 wt%Al)
（3） Fe基形状记忆合金 基本特点：具有强度高、易于加工成型等优 点，经济实用的合金。 主要合金：
导线材料 电阻材料 介电材料
线性 声探测材料 声阻尼材料
热学功能材料 力学功能材料 生物医学功能材料
…….
仪器仪表材料
基 于 材 料 的 用 途
传感器材料 电子材料 电讯材料 储能材料 形状记忆材料
…….
第一节 金属磁性材料
按磁化率分类: 抗磁性材料，顺磁性材料， 强磁性材 料 按矫顽力与磁极旋转分类: 软磁材料，硬磁材料，永磁材料，矩 磁材料，压磁材料，旋磁材料
形状记忆合金材料

形状记忆合金材料

低,相变温度区间宽,低滞后以及导热性好。
3.铁系形状记忆合金
•
与Ni-Ti基及Cu基合金相比，铁基合金价格低、
加工性好、机械强度高、使用方便。目前已发现
的铁基形状记忆合金的成分、结构和性能，其中
应用前景最好的合金是FeMnSiCrNi和FeMnCoTi
系。
铁基形状记忆合金的成分和性能
四、形状记忆合金的应用
却到Ms点以下，马氏体晶核随温度下降逐渐长大，弯度回升
是马氏体片又反过来同步地随温度上升而缩小，这种马氏体 叫热弹性马氏体。
•
•
在Ms以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变，
形成的马氏体叫应力诱发马氏体。 有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体，应力增加时马氏 体长大，反之马氏体缩小，应力消除后马氏体消失，这种马 氏体叫应力弹性马氏体。
•
如在NiTi合金中,加入W,会产生明显的固溶 强化,提高NiTiW合金的强度和力学性能。但是W
的加入不会改变整个NiTi合金的相变温度。
2.Cu系形状记忆合金
•
Cu基记忆合金分为Cu-Al系和Cu-Zn系,比NiTi
合金生产成本低(10%),而且加工性能好,应用日益
广泛,但是相变温度稳定性差,韧性不好;但是价格
四、形状记忆合金的应用
五、形状记忆合金的发展
六、形状记忆合金的制备
一、形状记忆效应
原来弯曲的合金丝被拉直后，当温度升高到 一定值时，它又恢复到原来弯曲的形状。人们把 这种现象称为形状记忆效应（SMF），具有形状
记忆效应的金属称为形状记忆合金（SMA）。
形状记忆效应有三种形式:单程形状记忆效应，
双程形状记忆效应，全程形状记忆效应。
4.马氏体相变
•