高溫合金方向還有什麼未解的理論

⑴ 在高溫合金熔體冷卻中形成晶態和非晶態合金的工藝有什麼不同

請結合結晶學和書本P61的理論和圖形3.20......

⑵ 什麼是高溫合金鋼

耐熱合金這類合金又稱高溫合金，它對於在高溫條件下的工業部門和應用技術，有著重大的意義。

一般說，金屬材料的熔點越高，其可使用的溫度限度越高。如用熱力學溫度表示熔點，則金屬熔點Tm的60%，被定義為理論上可使用溫度上限Tc，即Tc=0.6Tm。這是因為隨著溫度的升高，金屬材料的機械性能顯著下降，氧化腐蝕的趨勢相應增大，因此，一般的金屬材料都只能500~600℃下長期工作,能在>700℃高溫下工作的金屬通稱耐熱合金，「耐熱」是指其在高溫下能保持足夠和強度和良好的抗氧化性。

提高鋼鐵抗氧化性的途徑有二：一是在鋼中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在鋼的表面進行Cr、Si、Al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層緻密的氧化膜，並牢固地附地鋼的表面，從而有效地阻止氧化的繼續進行；二是在鋼鐵表面，用各種方法形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫塗層。

提高鋼鐵高溫強度的方法很多，從結構、性質的化學觀點看，大致有兩種主要方法：

（1）增加鋼中原子間在高溫下的結合力。研究指出，金屬中結合力，即金屬鍵強度大小，主要與原子中未成對的電子數有關。從周期表中看，ⅥB元素金屬鍵在同一周期內最強。因此，在鋼中加入Cr、Mo、W等原子的效果最佳。

（2）加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素，以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬於間隙化合物，在金屬鍵的基礎上，又增加了共價鍵的成分，因此硬度極大，熔點很高。例如，加W、Mo、V、Nb可生成WC、W2C、MoC、Mo2C、VC、NbC等碳化物，從而增加了鋼鐵的高溫強度。

利用合金方法，除鐵基耐熱合金外，還可製得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金，它們在高溫下具有良好的機械性能和化學穩定性。其中鎳基合金是最優的超耐熱金屬材料，組織中基體是Ni－Cr－Co的固溶體和Ni3Al金屬化合物，經處理後，其使用溫度可達1000～1100℃。

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

760℃高溫材料變形高溫合金

變形高溫合金是指可以進行熱、冷變形加工，工作溫度范圍-253～1320℃，具有良好的力學性能和綜合的強、韌性指標，具有較高的抗yang化、抗腐蝕性能的一類合金。按其熱處理工藝可分為固溶強化型合金和時效強化型合金。GH後di一位數字表示分類號即1、固溶強化型鐵基合金 2、時效硬化型鐵基合金 3、固溶強化型鎳基合金 4、鈷基合金 GH後，二，三，四位數字表示順序號。

1、固溶強化型合金

使用溫度范圍為900～1300℃，zui高抗yang化溫度達1320℃。例如GH128合金，室溫拉伸強度為850MPa、屈服強度為350MPa；1000℃拉伸強度為140MPa、延伸率為85%,1000℃、30MPa應力的持久壽命為200小時、延伸率40%。固溶合金一般用於製作航空、航天發動機燃燒室、機匣等部件。

2、時效強化型合金

使用溫度為-253～950℃，一般用於製作航空、航天發動機的渦輪pan與葉片等結構件。製作渦輪pan的合金工作溫度為-253～700℃,要求具有良好的高低溫強度和抗pi勞性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服強度達1000MPa；製作葉片的合金溫度可達950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸強度為490MPa，940℃、200MPa的持久壽命大於40小時。

變形高溫合金主要為航天、航空、核能、石油民用工業提供結構鍛件、餅材、環件、棒材、板材、管材、帶材和絲材。

⑶ 材料學科 學什麼 就業方向是什麼

學科專業簡介
材料學是研究材料組成、結構、工藝、性質和使用性能之間相互關系的學科，為材料設計、製造、工藝優化和合理使用提供科學依據。現代材料學科更注重研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性。
該專業碩士生應具有堅實的材料學理論基礎和系統的專業知識。了解本學科的發展動向。掌握材料學的工藝裝備、測試手段與主人技術。具有從事科學研究和解決工程中局部問題的能力。作出具有學術意義或應用價值的研究成果。
我校該學科的四個研究方向主要研究特色是：
納米材料制備及應用：本研究方向以材料學科的學術前沿問題為主攻方向，是激光技術、納米材料制備技術、材料物理化學、真空技術、高溫氧化及腐蝕、材料磨蝕與磨損等相關學科領域相互交叉、相互滲透的一個重要研究方向。本研究方向的特色在於採用濕化學法和激光化學氣相沉積法制備各種納米陶瓷粉體，研究納米陶瓷粉體的物理和化學性質；制備納米陶瓷復合材料，研究納米陶瓷復合材料的結構和力學性能。
金屬及合金強化：本研究方向以材料科學前沿課題為主攻方向，側重在有色金屬及合金的性能強化、金屬及合金的失效過程與強化機理、材料強化技術及特種合金的研製開發等方面。本研究方向的特色在於結合國防工業和民用工業相關材料技術領域的熱點、難點、共性問題展開基礎性研究和應用基礎研究，以基礎性的科學問題為研究起點，以材料的性能提高為目的，通過相關材料強化技術工藝手段，最終獲得新知識、新材料、新技術，為國防工業和地方經濟建設服務。
先進陶瓷材料：先進陶瓷材料是近20年在傳統陶瓷基礎上發展起來的又不同於傳統陶瓷的新型材料，是國家自然科學基金、國家863計劃、國家十一五科技攻關計劃的重要支持方向之一。奔方向的研究重點為高性能陶瓷材料的基礎應用研究——從零維陶瓷材料制備與性能表徵到三維結構陶瓷、光電功能陶瓷材料的制備與性能分析，主要圍繞異型納米陶瓷刀具；多晶陶瓷閃爍體；壓電陶瓷；裝甲透明材料；生物復合陶瓷；陶瓷材料可靠性評價等方面開展課題研究。
高純金屬材料制備技術：高純金屬材料是金屬材料發展的重要方向之一，因此其制備技術一直是材料學領域的熱點問題。本研究方向從材料學和冶金學的結合和交叉點入手，是材料學研究的學術前沿領域。本方向的研究重點為超純高溫合金及高強鋼的制備技術，研究特色在於合金成分設計及制備，分析冶金物理化學反應，控制高溫合金及高強鋼的組織及性能，從而進一步提高高溫合金及高強鋼的性能。

⑷ 高溫合金的簡介

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

⑸ 請問高溫合金GH4033的高溫下物理性能參數如彈性模量、泊松比是多少

GH4033鎳基合金為 相(Ni3( ，Ti))強化的鎳
基合金，具有良好的高溫強度和抗氧化性能，常用來制
作航空飛行器的高溫零件。高溫低周疲勞損傷是影響
構件服役壽命的一個主要因素⋯ 。許多學者研究了
高溫條件下各種鎳基合金的力學行為。劉毅等 研
究了鎳基合金GH4049的疲勞一蠕變行為，發現循環
初始階段合金呈硬化趨勢，隨後 相發生形變，合金
逐漸軟化直至斷裂。宋如竹等 研究了鎳基合金
GH4049高溫疲勞小裂紋擴展規律，發現小裂紋擴展
速率的趨勢是先快後慢，而且隨溫度升高，擴展速率反
而下降。M．Marchionni 研究了UDIMET 720 Li在應
變控制下的低周疲勞行為，指出高應變范圍的裂紋僅
在循環開始後幾周便萌生，低應變范圍的疲勞壽命大
部分消耗在裂紋萌生區和生長區。國內外對GH4033
鎳基合金的高溫低周疲勞行為的研究較少，開展此方
面的研究可為渦輪葉片構件的定壽和延壽工作提供可
靠的理論依據。

⑹ 高溫合金管價格是多少

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：

GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140

時效硬化性鐵基合金：

GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696

固溶強化型鎳基合金：

GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600

時效硬化型鎳基合金：

GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

成分和性能

鎳基合金是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。其主要原因，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金屬間化合物γ'[Ni3(Al，Ti)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗yang化和抗燃氣腐蝕能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗yang化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

⑺ 高溫合金材料一般都有哪些，有什麼特點

高溫合金主要牌號：

固溶強化型鐵基合金：
GH1015、GH1035、GH1040、GH1131、GH1140
時效硬化性鐵基合金：
GH2018、GH2036、GH2038、GH2130、GH2132、GH2135、GH2136、GH2302、GH2696
固溶強化型鎳基合金：
GH3030、GH3039、GH3044、GH3028、GH3128、GH3536、GH605,GH600
時效硬化型鎳基合金：
GH4033、GH4037、GH4043、GH4049、GH4133、GH4133B、GH4169、GH4145、GH4090

國外的高溫合金叫包含inconel系列 incoloy系列 Hastelloy系列

製造工藝/高溫合金

不含或少含鋁、鈦的高溫合金，一般採用電弧爐或非真空感應爐冶煉。含鋁、鈦高的高溫合金如在大氣中熔煉時，元素燒損不易控制，氣體和夾雜物進入較多，所以應採用真空冶煉。為了進一步降低夾雜物的含量，改善夾雜物的分布狀態和鑄錠的結晶組織，可採用冶煉和二次重熔相結合的雙聯工藝。冶煉的主要手段有電弧爐、真空感應爐和非真空感應爐；重熔的主要手段有真空自耗爐和電渣爐。

固溶強化型合金和含鋁、鈦低（鋁和鈦的總量約小於4.5%）的合金錠可採用鍛造開坯；含鋁、鈦高的合金一般要採用擠壓或軋制開坯，然後熱軋成材，有些產品需進一步冷軋或冷拔。直徑較大的合金錠或餅材需用水壓機或快鍛液壓機鍛造。

合金化程度較高、不易變形的合金，目前廣泛採用精密鑄造成型，例如鑄造渦輪葉片和導向葉片。為了減少或消除鑄造合金中垂直於應力軸的晶界和減少或消除疏鬆，近年來又發展出定向結晶工藝。這種工藝是在合金凝固過程中使晶粒沿一個結晶方向生長，以得到無橫向晶界的平行柱狀晶。實現定向結晶的首要工藝條件是在液相線和固相線之間建立並保持足夠大的軸向溫度梯度和良好的軸向散熱條件。此外，為了消除全部晶界，還需研究單晶葉片的製造工藝。

粉末冶金工藝，主要用以生產沉澱強化型和氧化物彌散強化型高溫合金。這種工藝可使一般不能變形的鑄造高溫合金獲得可塑性甚至超塑性

綜合處理高溫合金的性能同合金的組織有密切關系，而組織是受金屬熱處理控制的。高溫合金一般需經過熱處理。沉澱強化型合金通常經過固溶處理和時效處理。固溶強化型合金只經過固溶處理。有些合金在時效處理前還要經過一兩次中間處理。固溶處理首先是為了使第二相溶入合金基體，以

便在時效處理時使γ、碳化物（鈷基合金）等強化相均勻析出，其次是為了獲得適宜的晶粒度以保證高溫蠕變和持久性能。

固溶處理溫度一般為1040～1220℃。目前廣泛應用的合金，在時效處理前多經過1050～1100℃中間處理。中間處理的主要作用是在晶界析出碳化物和γ膜以改善晶界狀態，與此同時有的合金還析出一些顆粒較大的γ相與時效處理時析出的細小γ相形成合理搭配。時效處理的目的是使過飽和固溶體均勻析出γ相或碳化物(鈷基合金)以提高高溫強度，時效處理溫度一般為700～1000℃。

⑻ 王水溶金的原理

王水概述 王水（aqua regia） 又稱「王酸」「硝基鹽酸」，是一種腐蝕性非常強、冒黃色煙的液體，是濃鹽酸(HCl)和濃硝酸(HNO3)組成的混合物，其混合比例從名字中就能看出：王，三橫一豎，故鹽酸與硝酸的體積比為3:1。它是少數幾種能夠溶解金（Au）物質之一，這也是它名字的來源。王水一般用在蝕刻工藝和一些檢測分析過程中，不過塑料之王——聚四氟乙烯和一些非常惰性的純金屬如鉭（Ta）不受王水腐蝕（還有氯化銀和硫酸鋇等）。王水極易分解，有氯氣的氣味，因此必須現配現用。 目錄[隱藏] 歷史 原理 配製方法： 王水及其氧化作用 用王水「做手腳」洗項鏈盜黃金 中國科學技術大學教授 [編輯本段]歷史 有兩位科學家，勞厄和弗蘭克，曾獲得1914年和1925年的物理學獎，德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌，他們輾轉來到丹麥，請求丹麥同行、1922年物理學獎得主玻爾幫忙保存。1940年，納粹德國佔領丹麥，受人之託的玻爾急得團團轉。同在實驗室工作的一位匈牙利化學家赫維西(1943年化學獎得主)幫他想了個好主意：將獎牌放入「王水」(鹽酸與硝酸混合液)中，純金獎牌便溶解了。玻爾於是將溶液瓶放在實驗室架子上，來搜查的納粹士兵果然沒有發現這一秘密。戰爭結束後，溶液瓶里的黃金被還原後送到斯德哥爾摩，按當年的模子重新鑄造，於1949年完璧歸趙時，當時弗蘭克工作的美國芝加哥市還專門舉行了一個隆重的獎牌歸還儀式。 [編輯本段]原理 雖然王水的兩個組成部分單一無法溶解金，但它們聯合起來卻可以溶解金，原理是這樣的：硝酸是一種非常強烈的氧化劑，它可以溶解極微量的金，而鹽酸則可以與溶液中的金離子反應，形成氯金酸，使金離子離開溶液，這樣硝酸就可以進一步溶解金了 [編輯本段]配製方法： 取一體積濃硝酸慢慢倒入到三體積濃鹽酸中,不斷用玻棒攪拌.看到溶液迅速變黃這是由於生成亞硝醯氯之故.容器壁微熱 .沒有過什麼樣的劇烈反應! 王水:需現配現用,王水可用來溶解許多金屬和合金，其中包括鋼、高溫合金鋼、鋁合金、銻、鉻和鉑族金屬等。王水和其他類似混合液在化學分析中用於溶解某些鐵礦石、磷酸鹽岩石、礦渣、鎳鉻合金、銻和硒以及不易溶解的汞、砷、鈷和鉛的硫化物。 植物體與廢水也常使用它來進行消化。王水可從硅酸鹽基質中酸洗出部分金屬，但無法有效的加以完全溶解。 逆王水:也叫勒福特（Lefort）王水，是三份硝酸與一份鹽酸的混合物,可用來溶解氧化硫和黃鐵礦。 危險，注意安全使用！！！！！ 雖然王水的兩個組成部分單一無法溶解金，但它們聯合起來卻可以溶解金，原理是這樣的：硝酸是一種非常強烈的氧化劑，它可以溶解極微量的金，而鹽酸則可以與溶液中的金離子反應，形成氯化金，使金離子離開溶液，這樣硝酸就可以進一步溶解金了。 王水中含有硝酸、氯氣和氯化亞硝醯等一系列強氧化劑，同時還有高濃度的氯離子，王水的氧化能力比硝酸強，一些不溶於硝酸的金屬如金、鉑等能被王水溶解，王水因此被稱為「水」中之王。王水溶解金和鉑的反應方程式如下： Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO+8H2O [編輯本段]王水及其氧化作用 王水是由1體積的濃硝酸和3體積的濃鹽酸混合而成的（嚴格地說是在製取混酸所用的溶質HNO3和HCl的物質的量之比為1∶3）。王水的氧化能力極強，稱之為酸中之王。一些不溶於硝酸的金屬，如金、鉑等都可以被王水溶解（鉑必須被加熱才能緩慢反應）。 （鉑金反應很慢基本肉眼難以觀察到） 高濃度的氯離子與其金屬離子可形成穩定的絡離子，如[AuCl4]－： （理論上的化學式） 從而使金的標准電極電位減小，有利於反應向金屬溶解的方向進行。總反應的化學方程式可表示為： （其中鉑金反應尚待研究） 由於金和鉑能溶解於王水中，人們的金鉑首飾（黃金）在被首飾加工商加工清洗時，常會在不知不覺中被加工商用這種方法偷取，損害消費者的利益。 王水能夠溶解金和鉑的原因，過去曾被認為是在王水中產生了原子氯和強氧化性的氯化亞硝基的緣故： HNO3+3HCl=NOCl+Cl2+2H2O 現在看來，主要是由於大量氯離子的存在，能夠形成配位離子，從而改變了電極電勢的結果。以金為例： Au與Cl配位形成AuCl4 + 3e = Au; E = 1.52V AuCl4 + 3e = Au + 4Cl; E = 1.002V 可以看出，在沒有氯離子存在下，硝酸和氯都不易氧化金，但是當金在氯離子存在下時，它的電極電勢降低很多，換句話講，由於形成AuCl4而增強了金的還原能力。這時氯甚至濃硝酸也能氧化Au成AuCl4。所以，王水能溶解金的主要原因不是王水的氧化能力被增強，而是金屬的還原能力被增強。 [編輯本段]用王水「做手腳」洗項鏈盜黃金 2008年4月28日 內蒙古自治區鄂爾多斯市東勝區公安分局刑偵大隊破獲一起特殊的黃金盜竊案，犯罪嫌疑人是一名金銀首飾加工店老闆，這名吳姓老闆利用給顧客清洗金項鏈之機盜竊黃金。盜竊行為敗露後，這名盜金老闆於4月18日被警方採取強制措施。 據介紹，4月1日下午，東勝區公安分局刑偵大隊接到一市民報案稱，自己的金項鏈在某金銀首飾加工店進行清洗後，發現金項鏈不僅變瘦了，且項鏈上面的花紋也變得不清晰。他對金項鏈稱重後發現，原來重達78克的金項鏈少了16.48克。 接警後，警方立刻趕到金銀首飾加工店將店主帶回訊問，同時將店內清洗金項鏈的葯水拿回進行成分分析。經分析化驗發現，原來店老闆為了盜取黃金，專門用腐蝕性很強的「王水」清洗黃金項鏈。在證據面前，吳姓店老闆交代，一般黃金等首飾清洗時，先用火燒，將黃金加熱去除上面的油漬，然後將燒熱的黃金放入鹽酸溶液中清洗，這樣上面的灰塵就被洗下來，而對黃金本身並沒有損耗。但他為了謀利，將清洗溶液換成「王水」，利用化學反應竊取顧客的首飾黃金，浸泡時間越長竊取的黃金越多。 吳姓老闆還交代，由於目前國家對首飾清洗沒有統一標准和規定，所以一些小首飾加工店均以低價清洗為誘餌，等顧客光臨後再用「王水」洗金子，這樣的方法幾乎成了業內公開的秘密，而且利潤可觀。針對這起特殊的黃金盜竊案，警方提醒清洗黃金首飾的人們，一定要到商業信譽好的大型正規金銀首飾店進行委託加工或進行首飾清洗美容，切勿貪圖便宜到一些管理較差的小店。

⑼ 高溫合金管規格有幾種

高溫合金材料的種類分為幾種高溫合金材料有哪些

1、760℃高溫材料的分類：

（1）按照現有的理論，760℃高溫材料按基體元素主要可分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。

（2）按制備工藝可分為變形高溫合金、鑄造高溫合金和粉末冶金高溫合金。

（3）按強化方式有固溶強化型、沉澱強化型、氧化物彌散強化型和纖維強化型等。

2、1200℃高溫材料：1200℃高溫材料目前中國還沒有使用。

3、1500℃高溫材料：1500℃高溫材料目前中國還沒有使用。

⑽ 記憶合金的形狀改變後為什麼能回復原狀拜託了各位 謝謝

19世紀70年代，世界材料科學中出現了一種具有「記憶」形狀功能的合金。記憶合金是一種頗為特別的金屬條，它極易被彎曲，我們把它放進盛著熱水的玻璃缸內，金屬條向前沖去；將它放入冷水裡，金屬條則恢復了原狀。在盛著涼水的玻璃缸里，拉長一個彈簧，把彈簧放入熱水中時，彈簧又自動的收攏了。涼水中彈簧恢復了它的原狀，而在熱水中，則會收縮，彈簧可以無限次數的被拉伸和收縮，收縮再拉開。這些都由一種有記憶力的智能金屬做成的，它的微觀結構有兩種相對穩定的狀態，在高溫下這種合金可以被變成任何你想要的形狀，在較低的溫度下合金可以被拉伸，但若對它重新加熱，它會記起它原來的形狀，而變回去。這種材料就叫做記憶金屬（memory metal）。它主要是鎳鈦合金材料。例如，一根螺旋狀高溫合金，經過高溫退火後，它的形狀處於螺旋狀態。在室溫下，即使用很大力氣把它強行拉直，但只要把它加熱到一定的「變態溫度」時，這根合金彷彿記起了什麼似的，立即恢復到它原來的螺旋形態。這是怎麼回事？難道合金也具有人類那樣的記憶力？ 原來不是那麼回事！這只是利用某些合金在固態時其晶體結構隨溫度發生變化的規律而已。例如，鎳-鈦合金在40oC以上和40oC以下的晶體結構是不同的，但溫度在40oC上下變化時，合金就會收縮或膨脹，使得它的形態發生變化。這里，40oC就是鎳-鈦記憶合金的「變態溫度」。各種合金都有自己的變態溫度。上述那種高溫合金的變態溫度很高。在高溫時它被做成螺旋狀而處於穩定狀態。在室溫下強行把它拉直時，它卻處於不穩定狀態，因此，只要把它加熱到變態溫度，它就立即恢復到原來處於穩定狀態的螺旋形狀了。 分類及應用 形狀記憶合金可以分為三種： （1）單程記憶效應 形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱後可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現象稱為單程記憶效應。 （2）雙程記憶效應 某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。 （3）全程記憶效應 加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變為形狀相同而取向相反的低溫相形狀，稱為全程記憶效應。 三種記憶效應如下圖所示。 目前已開發成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。 最早關於形狀記憶效應的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。後來在Cu-Zn合金中也發現了同樣的現象，但當時並未引起人們的廣泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應，才引起了材料科學界與工業界的重視。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發現了與馬氏體相變有關的形狀記憶效應。幾十年來，有關形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題，並為此召開了多次專題討論會，不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。在理論研究不斷深入的同時，形狀記憶合金的應用研究也取得了長足進步，其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領域。 形狀記憶合金的具體應用如下。 工業應用： （1）利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線、套環等。 （2）外因性雙向記憶恢復。即利用單程形狀記憶效應並藉助外力隨溫度升降做反復動作，如熱敏元件、機器人、接線柱等。 （3）內因性雙向記憶恢復。即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動作，如熱機、熱敏元件等。但這類應用記憶衰減快、可靠性差，不常用。 （4）超彈性的應用。如彈簧、接線柱、眼鏡架等。 醫學應用： TiNi合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學實例相當多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動脈瘤夾、接骨板、髓內針、人工關節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。 高科技應用展望： 20世紀是機電學的時代。感測——集成電路——驅動是最典型的機械電子控制系統，但復雜而龐大。形狀記憶材料兼有感測和驅動的雙重功能，可以實現控制系統的微型化和智能化，如全息機器人、毫米級超微型機械手等。21世紀將成為材料電子學的時代。形狀記憶合金的機器人的動作除溫度外不受任何環境條件的影響，可望在反應堆、加速器、太空實驗室等高技術領域大顯身手。 記憶合金 談到合金，當然要講最有趣的合金--記憶合金。金屬具有記憶，是一個偶然的發現：60年代初，美國海軍的一個研究小組從倉庫領來一些鎳鈦合金絲做實驗，他們發現這些合金絲彎彎曲曲，使用起來很不方便，於是就把這些合金絲一根根拉直。在試驗過程中，奇怪的現象發生了，他們發現，當溫度升到一定的數值時，這些已經拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復到原來的彎曲狀態，他們是善於觀察的有心人，又反復做了多次試驗，結果證實了這些細絲確實具?"記憶"。 美國海軍研究所的這一發現，引起了科學界的極大興趣，大量科學家對此進行了深入的研究。發現銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金、銅金鋅合金等也都具有這種奇特的本領。人們可以在一定的范圍內，根據需要改變這些合金的形狀，到了某一特定的溫度，它們就自動恢復到自己原來的形狀，而且這「改變--恢復」可以多次重復進行，不管怎麼改變，它們總是能記憶自己當時的形狀，到了這一溫度，就絲毫不差地原形再現。人們把這種現象叫作形狀記憶效應，把具有這種形狀記憶效應的金屬叫作形狀記憶合金，簡稱記憶合金。 為什麼這些合金能具有這種形狀記憶效應？它們是怎樣記住自己的原形？用一般金屬鍵理論、自由電子理論是難以解釋合金的這種記憶效應的。記憶合金在一定的溫度條件下能回復到原形，為核外電子的運動--隨溫度變化的運動，提供了絕佳的例證。 正是由於合金的形成是在高溫條件下液態金屬的互熔，由於液態金屬的結構元排異，導致了這種元素的結構元與另一種金屬的結構元相互均布，凝固後，其微觀結構是不同種類的結構元成比例的有序排列，電磁力是構成合金物體的主要內聚力。 電磁力是由價和電子的運轉所形成，而電子的運轉速率隨溫度條件而變化的，所以，物體內的電磁力（大小、方向、作用點）也是隨溫度條件而變化。由此導致了金屬物體的內力隨溫度條件而變化，只是這些變化在小溫差范圍內不明顯，只有在較大溫度變化（幾百攝氏度）時才有表現。 一般金屬在受力後，能產生塑性變形，如一根鐵絲被折彎了，在折彎部位，電磁力受到外力的干擾，導致產生電磁力的價和電子的運轉平面作出微量調整，一次塑性變形就完成了。 記憶合金由於是不同種類的結構元相互摻和均布，盡管結構元的個子、電磁力的大小不同，但各自都加快了自身的價和運轉，在一定的溫度條件下相鄰相安。在受到外力後，電磁力受到外力的干擾，價和電子的運轉平面作出微量角度調整，物體產生塑性變形，在此塑性變形中，部分調整後的價和電子的運轉是不舒展的。當溫度條件變化時價和電子的速率隨之變化，當溫度回復到相安舒展的（轉變溫度）條件時，不舒展的價和電子的運轉立即回復到當時的速率，電磁力隨之發生變化，使相鄰結構元的價和運轉也都作出相應的調整，全部回復到原來的舒展狀態，於是整個物體也都回復到了原來的狀態。這就是記憶合金的記憶過程。 其實，金屬的記憶早就被發現：把一根直鐵絲彎成直角（90° ），一松開，它就要回復一點，形成大於90° 的角度。把一根彎鐵絲調直，必須把它折到超過180°後再松開，這樣它就能正好回復到直線狀態，這就是中國成語中所講的矯枉過正。還有記憶力更好的合金就是彈簧，（這里所說的是鋼制彈簧，鋼是鐵碳合金）彈簧牢牢地記住了自己的形狀，外力一撤除，馬上回復到自己的原來的樣子，只是彈簧的記憶溫度很寬，不像記憶合金這樣有一個特定的轉變溫度，從而有了一些特別的功用。 利用記憶合金在特定溫度下的形變功能，可以製作多種溫控器件，可以製作溫控電路、溫控閥門，溫控的管道連接。人們已經利用記憶合金製作了自動的消防龍頭--失火溫度升高，記憶合金變形，使閥門開啟，噴水救火。製作了機械零件的連接、管道的連接，飛機的空中加油的介面處就是利用了記憶合金--兩機油管套結後，利用電加熱改變溫度，介面處記憶合金變形，使介面緊密滴水（油）不漏。製作了宇宙空間站的面積幾百平米的自展天線--先在地面上製成大面積的拋物線形或平面天線，折疊成一團，用飛船帶到太空，溫度轉變，自展成原來的大面積和形狀。 記憶合金目前已發展到幾十種，在航空、軍事、工業、農業、醫療等領域有著用途，而且發展趨勢十分可觀，它將大展宏圖、造福於人類。 形狀記憶合金的研究、發現至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等