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1、第四章第四章 马氏体相变及形状马氏体相变及形状记忆合金记忆合金内容内容马氏体相变马氏体相变共析转变共析转变形状记忆合金及其应用形状记忆合金及其应用马氏体相变马氏体相变在很小范围内发生原子相当激烈的重排在很小范围内发生原子相当激烈的重排在很大范围内原子发生轻微的重排在很大范围内原子发生轻微的重排一级相变一级相变二级相变二级相变按热力学分固态相变的分类固态相变的分类按原子迁移情况分扩散型相变扩散型相变非扩散型相变非扩散型相变按相变方式分钢：含碳量小于钢：含碳量小于2并含有某些其他元素的铁碳并含有某些其他元素的铁碳合金合金。合金：指由两种或两种以上的金属或金属与非金属合金：指由两种或两种以上的金属或
2、金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。组成合金的基本的独立的物质称为性的物质。组成合金的基本的独立的物质称为组组元元。组元可以是金属和非金属元素，也可以是化。组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。固态下所形成的合金相基本上可分为合物。固态下所形成的合金相基本上可分为固溶固溶体体和和中间相中间相两大类两大类。固溶体：是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶固溶体：是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶人其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合人其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。分的固
3、态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。分为为置换固溶体置换固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体两种。两种。铁的两种晶体结构：铁的两种晶体结构：体心立方结构体心立方结构（存在于两个温度范围内，（存在于两个温度范围内，912以以上称上称铁，铁，1394以上称以上称铁）；铁）；面心立方结构面心立方结构（存在于（存在于9121394之间，称之间，称铁）铁）碳在钢中的两种主要存在形式：碳在钢中的两种主要存在形式：溶入铁中与铁形成固溶体；溶入铁中与铁形成固溶体；另一是与铁形成铁碳化合物，称渗碳体（另一是与铁形成铁碳化合物，称渗碳体（FeFe3 3C C）。）。碳溶于碳溶于铁中形成的固溶体称铁中形成的固溶体称铁素体
4、铁素体；溶于；溶于铁中形铁中形成的固溶体称成的固溶体称奥氏体奥氏体，其最大溶解度为，其最大溶解度为2.11。共析碳钢共析碳钢C曲线图曲线图过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线曲线)珠光体转变珠光体转变贝氏体转变贝氏体转变马氏体转变马氏体转变共析转变（珠光体转变）共析转变（珠光体转变）从固溶体母相中以相互协作的方式生长为结构、从固溶体母相中以相互协作的方式生长为结构、成分均不同于母相的两个新固相。成分均不同于母相的两个新固相。形成铁素体、渗碳体交替分布的片层状共析组织，形成铁素体、渗碳体交替分布的片层状共析组织，由于其经抛光、侵蚀后在光学显微镜下的形态而由于其经抛光、侵蚀后在光学
5、显微镜下的形态而得名得名珠光体珠光体。片状珠光体的片层间距和珠光体团示意图片状珠光体的片层间距和珠光体团示意图珠光体转变示意图珠光体转变示意图马氏体转变的发展过程 早早在在战战国国时时代代人人们们已已经经知知道道可可以以用用淬淬火火(即即将将钢钢加加热热到到高高温温后后淬淬入入水水或或油油中中急急冷冷)的的方方法法可可以以提提高高钢的硬度，经过淬火的钢制宝剑可以钢的硬度，经过淬火的钢制宝剑可以“削铁如泥削铁如泥”。十十九九世世纪纪未未期期，人人们们才才知知道道钢钢在在“加加热热和和冷冷却却”过过程程中中内内部部相相组组成成发发生生了了变变化化，从从而而引引起起了了钢钢的的性性能能的的变变化化。
6、为为了了纪纪念念在在这这一一发发展展过过程程中中做做出出杰杰出出贡贡献献的的德德国国冶冶金金学学家家Adolph Martens，法法国国著著名名的的冶冶金金学学家家Osmond建建议议将将钢钢经经淬淬火火所所得得高高硬硬度度相相称称为为“马马氏氏体体”，并并因因此此将将得得到到马马氏氏体体相相的的转转变变过过程程称称为为马氏体转变马氏体转变。Martensite M马氏体马氏体 十十九九世世纪纪未未到到二二十十世世纪纪初初主主要要局局限限于于研研究究钢钢中中的的马马氏氏体转变及转变所得产物体转变及转变所得产物马氏体马氏体。二二十十世世纪纪三三十十年年代代，人人们们用用X射射线线结结构构分分析
7、析的的方方法法测测得得钢钢中中马马氏氏体体是是碳碳溶溶于于-Fe-Fe而而形形成成的的过过饱饱和和固固溶溶体体，马马氏氏体体中中的的固固溶溶碳碳即即原原奥奥氏氏体体中中的的固固溶溶碳碳，因因此此，曾曾一一度度认认为为“所谓马氏体即碳在所谓马氏体即碳在-Fe中的过饱和固溶中的过饱和固溶”。曾曾经经有有人人认认为为“马马氏氏体体转转变变与与其其它它转转变变不不同同，是是一一个个由快冷造成的内应力场所引起的切变过程由快冷造成的内应力场所引起的切变过程”。四四十十年年代代前前后后，在在Fe-Ni、Fe-Mn合合金金以以及及许许多多有有色色金金属属及及合合金金中中也也发发现现了了马马氏氏体体转转变变。不
8、不仅仅观观察察到到冷冷却却过过程程中中发发生生的的马马氏氏体体转转变变；同同时时也也观观察察到到了了在在加加热热过过程程中中所所发发生生的的马马氏氏体体转转变变。由由于于这这一一新新的的发发现现，人人们们不不得得不不把把马马氏氏体体的的定定义义修修定定为为：“在在冷冷却却过过程程中中所所发发生生马马氏氏体体转转变变所所得得产产物物统统称称为为马马氏氏体体”。把把以以晶晶格格畸畸变变为为主主的的位位移移型型无无扩散相变统称为马氏体相变。扩散相变统称为马氏体相变。马氏体转变的主要特性马氏体转变的主要特性（一）马氏体转变的非恒温性（一）马氏体转变的非恒温性 马马氏氏体体转转变变有有一一上上限限温温度
9、度，这这一一温温度度称称为为马马氏氏体体转转变变的的开开始始温温度度，也也称称为为马马氏氏体体点点，MsMs表表示示。不不同同的材料的材料Ms是不同的。是不同的。马马氏氏体体转转变变还还有有一一个个下下限限温温度度，用用Mf，当当奥奥氏氏体体过过冷冷到到Mf以以下下时时转转变变也也不不能能再再进进行行了了。称称为为马马氏氏体体转转变变的的下下限限温温度度或或马马氏氏体体终终了了点点。也也就就是是说说马马氏氏体体转转变变是在是在MsMfMsMf之间进行的。之间进行的。一一般般钢钢材材的的Mf都都低低于于室室温温，在在生生产产中中为为了了获获得得更更多多的的马马氏氏体体，常常采采用用深深冷冷到到室
10、室温温以以下下的的处处理理工工艺艺，这这种工艺方法称为种工艺方法称为冷处理冷处理。（二）马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象（二）马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象 马氏体转变时能在预先磨光的试样表面上形成有马氏体转变时能在预先磨光的试样表面上形成有规则的表面浮凸。这说明马氏体的形成与母相奥氏体规则的表面浮凸。这说明马氏体的形成与母相奥氏体的宏观切变密切相关。的宏观切变密切相关。下图是三种不变平面应变，图中的下图是三种不变平面应变，图中的C)既有膨胀既有膨胀又有切变，钢中马氏体转变即属于这一种。又有切变，钢中马氏体转变即属于这一种。显显然然，界界面面上上的的原原子子排排列列规规律律既既同同于于马
11、马氏氏体体，也也同同于奥氏体，这种界面称为共格界面。于奥氏体，这种界面称为共格界面。（三）马氏体转变的无扩散性（三）马氏体转变的无扩散性 马马氏氏体体转转变变只只有有点点阵阵改改组组而而无无成成份份变变化化，转转变变时时原原子子做做有有规规律律的的整整体体迁迁移移，每每个个原原子子移移动动的的距距离离不不超超过过一一个原子间距，且原子之间的相对位置不发生变化。个原子间距，且原子之间的相对位置不发生变化。1、一一些些具具有有有有序序结结构构的的合合金金发发生生马马氏氏体体转转变变后后有有序序结构不发生变化；结构不发生变化；2、Fe-C合合金金奥奥氏氏体体向向马马氏氏体体转转变变后后，C原原子子的
12、的间间隙隙位置保持不变；位置保持不变；3、马马氏氏体体转转变变可可以以在在相相当当低低的的温温度度范范围围内内进进行行，且且转转变变速速度度极极快快。例例如如：Fe-C、Fe-Ni合合金金，在在-20-196之间一片马氏体形成的时间约之间一片马氏体形成的时间约510-5510-7 秒。秒。（四）马氏体转变的位向关系及惯习面（四）马氏体转变的位向关系及惯习面 奥奥氏氏体体转转变变为为马马氏氏体体时时，新新旧旧两两相相之之间间保保持持着着严严格格的的晶晶体体学学位位向向关关系系，马马氏氏体体的的不不变变平平面面被被称称为为马马氏氏体体的的惯习面惯习面，以平行于此面的母相的晶面指数表示。，以平行于此
13、面的母相的晶面指数表示。（五）马氏体转变的可逆性（五）马氏体转变的可逆性 冷却时高温相可以转变为马氏体，加热时马氏体冷却时高温相可以转变为马氏体，加热时马氏体可以逆转变为高温相，而且转变都是以马氏体转变方式可以逆转变为高温相，而且转变都是以马氏体转变方式进行的。与进行的。与 MsMfMsMf 相对应，逆转变有相对应，逆转变有AsAfAsAf 分别表分别表示逆转变的开始和终了温度。示逆转变的开始和终了温度。马氏体转变的切变模型马氏体转变的切变模型 M转转变变的的无无扩扩散散性性及及在在低低温温下下仍仍以以很很高高的的速速度度进进行行等等事事实实，都都说说明明在在相相变变过过程程中中点点阵阵的的重
14、重组组是是由由原原子子集集体体的的、有有规规律律的的、近近程程迁迁动动完完成成的的，而而无无成成份份变变化化。因因此此，可可以以把把M转转变变看看作作为为晶晶体体由由一一种种结结构构通通过过切切变变转变为另一种结构过程。转变为另一种结构过程。自自从从1942年年以以来来，由由Bain开开始始，人人们们便便根根据据M相相变变的的特特征征，设设想想了了各各种种相相变变机机制制。因因为为相相变变时时母母相相发发生生明明显显的的切切变变，所所以以早早期期提提出出的的机机制制常常常常是是从从简简单单的的切切变变过过程程推推导导出出来来的的，企企图图通通过过简简单单的的切切变变便便可可以以得得到与实验事实
15、相符合的到与实验事实相符合的M。1 1、贝茵（、贝茵（BainBain）模型）模型 早早在在1942年年Bain就就注注意意到到可可以以把把面面心心立立方方点点阵阵看看成成是是轴轴比比为为c/a=1.41(即即21/2:1)的的体体心心正正方方点点阵阵。同同样样，也也可可以以把把稳稳定定的的体体心心立立方方的的铁铁素素体体看看成成是是体体心心正正方方点点阵阵，其其轴轴比等于比等于1。BainBain模模型型给给出出了了点点阵阵变变化化的的清清淅淅的的模模型型，但但不不能能解解释释宏宏观观切切变变和和惯惯习习面面的的存存在在，也也不不能能解解释释MM内部的亚结构。内部的亚结构。2 2、KSKS切
16、变模型切变模型 库库尔尔久久莫莫夫夫和和萨萨克克斯斯测测出出含含C为为1.4%的的碳碳钢钢中中M与与A存存在在的的位位向向关关系系，即即KS关关系系，为为了了满满足足这这一一取取向向关关系系必必须须有有点点阵阵的的切切变变。他他们们于于1930年年提提出出了了轴轴比比相当于相当于1.06的点阵转换模型，的点阵转换模型，即即KSKS模型模型。首首先先考考虑虑没没有有C存存在在的的情情况况，设设想想A分分以以下下几几个个步步骤转变为骤转变为M：（1）在在（111）面面上上沿沿-211方方向向产产生生第第一一次次切切变变，第第二二层层原原子子（B层层原原子子）移移动动1/12-211，而而更更高高层
17、层原原子子则则按按比比例例增增加加。但但相相邻邻两两层层原原子子的的相相对对位位移移都都是是相相同的。第一次切变角是同的。第一次切变角是1928。（2）第第二二次次切切变变：第第二二次次切切变变是是在在（11-2）面面上上（垂垂直直于于（111）面面），沿沿1-10方方向向产产生生1030的的切切变变。第第二二次次切切变变后后，使使顶顶角角由由120变变为为10930或或60角角增增至至7030。（3）经经两两次次切切变变后后，再再作作一一些些小小的的调调整整，使使晶晶面面间间距距和和测得结果相符合。测得结果相符合。由由于于没没有有C原原子子存存在在，得得到到的的是是体体心心立立方方点点阵阵的
18、的M。在在有有C原原子子存存在在的的情情况况下下，对对于于面面心心立立方方点点阵阵改改建建为为体体心心立立方方点点时时，两两次次切切变变量量都都略略小小一一些些，第第一一次次为为1515，第第二次为二次为9。KSKS切切变变模模型型的的成成功功之之处处，在在于于它它导导出出了了所所测测得得的的点点阵阵结结构构和和位位向向关关系系，给给出出了了面面心心立立方方的的奥奥氏氏体体点点阵阵改改建建为为体体心心正正方方马马氏氏体体点点阵阵的的清清晰晰模模型，但是惯习面和宏观切变与事实不符。型，但是惯习面和宏观切变与事实不符。3 3、GTGT模型模型 格格伦伦宁宁格格和和特特赖赖雅雅诺诺于于1949年年提
19、提出出的的另另一一个个两次切变模型。两次切变模型。（1）首首 先先 在在 接接 近近 于于（259）的的面面上上发发生生均均匀匀切切变变，产产生生整整体体的的宏宏观观变变形形，造造成成磨磨光光的的样样品品表表面面出出现现浮浮凸凸，并并且且确确定定了了马马氏氏体体的的惯惯习习面面。这这个个阶阶段段的的转转变变产产物物是是复复杂杂的的三三棱棱结结构构，还还不不是是马马氏氏体体，不不过过它它有有一一组组晶晶面面间间距距及及原原子子 排排 列列 和和 马马 氏氏 体体 的的（112）面相同。面相同。（2）在在（112）面面 的的11-1方方向向发发生生12 13的的第第二二次次切切变变，这这次次切切变
20、变限限制制在在三三棱棱点点阵阵范范围围内内，并并且且是是宏宏观观不不均均匀匀切切变变（均均匀匀范范围围只只有有18个个原原子子层层）。对对于于第第一一次次切切变变所所形形成成的的浮浮凸凸也也没没有有可可见见的的影影响响。经经第第二二次次切切变变后后，点点阵阵转转变变成成体体心心立立方方点点阵阵，取取向向和和马马氏氏体体一一样样，晶晶面面间距也差不多。间距也差不多。（3）最最后后作作一一些些微微小小的的调调整整，使使晶晶面面间间距距和和试试验验测得的符合。测得的符合。均均匀匀切切边边过过程程亦亦称称可可见见切切变变，可可以以比比较较容容易易的的从从晶晶体体的的宏宏观观表表面面浮浮凸凸确确定定。不
21、不均均匀匀切切变变涉涉及及到到微微观观结结构构的的变变化化，亦亦称称不不可可见见切切变变，不不易易直直接接测测定定。不不均均匀匀切切变变可可以以是是在在平平行行晶晶面面上上的的滑滑移移，也也可可以以是是往往复复的的孪孪生生形形变变。均均匀匀切切变变不不仅仅使使单单胞胞由由正正方方变变为为斜斜方方形形，并并且且使使晶晶体体的的外外形形由由ABCD变变为为ABCD。不不均均匀匀切切变变可可以以产产生生和和均均匀匀相相似似的的微微观观结结构构变变化化，但但晶晶体体无无宏宏观观变变形形。非非均均匀匀切切变变的的这这两两种种方方式式分分别别和和马马氏氏体体的的两两种种亚结构相对应。亚结构相对应。G-TG
22、-T模模型型能能很很好好地地解解释释马马氏氏体体转转变变的的点点阵阵改改组组、宏宏观观变变形形、位位向向关关系系及及亚亚结结构构的的变变化化。但但不不能能解解释释惯惯习习面面不不应应变变不不转转动动，也也不不能能解解释释碳碳钢钢（1.40%C1.40%C）的位向关系。的位向关系。热弹性马氏体相变热弹性马氏体相变 当马氏体形成时由于新旧两相的比容不同以及在当马氏体形成时由于新旧两相的比容不同以及在界面要保持共格联系，马氏体片和基体之间处于界面要保持共格联系，马氏体片和基体之间处于一种应变状态。对于那些马氏体转变热滞值小、一种应变状态。对于那些马氏体转变热滞值小、新旧相间比容变化小的合金（如新旧相
23、间比容变化小的合金（如Au-Cd，In-Tl等）等），在一定温度下，马氏体片长大到一定尺寸后，在一定温度下，马氏体片长大到一定尺寸后，其弹性应变能已增加到与化学自由能相等，此时其弹性应变能已增加到与化学自由能相等，此时马氏体片的长大变暂时停止，达到一种热弹性平马氏体片的长大变暂时停止，达到一种热弹性平衡状态。不过，此时相变所产生的应力尚未破坏衡状态。不过，此时相变所产生的应力尚未破坏母相的屈服点，没有在母相基体内引起塑性形变，母相的屈服点，没有在母相基体内引起塑性形变，因此共格联系未被破坏。如果再继续降低温度或因此共格联系未被破坏。如果再继续降低温度或施加一外应力，则相变又获得了驱动力，马氏体
24、施加一外应力，则相变又获得了驱动力，马氏体片重新长大，达到一种新的平衡状态后长大又暂片重新长大，达到一种新的平衡状态后长大又暂时停止。时停止。反之，如果升高温度或取消外应力，则转反之，如果升高温度或取消外应力，则转变就向相反的方向进行，即马氏体逆转变变就向相反的方向进行，即马氏体逆转变为奥氏体，马氏体片就缩小，甚至完全消为奥氏体，马氏体片就缩小，甚至完全消失。在这种情况下，只要马氏体界面上的失。在这种情况下，只要马氏体界面上的共格性未被破坏，则马氏体片可随着驱动共格性未被破坏，则马氏体片可随着驱动力的改变而反复发生长大或缩小。具有这力的改变而反复发生长大或缩小。具有这种特征的马氏体称为种特征的
25、马氏体称为“热弹性马氏体。热弹性马氏体。”具有热弹性马氏体转变的合金会产生具有热弹性马氏体转变的合金会产生“超超弹性弹性”和和“形状记忆效应形状记忆效应”。形状记忆合金（形状记忆合金（SMA）形状记忆效应（形状记忆效应（SME）：）：如果将具有热弹性如果将具有热弹性转变的合金在一定条件下施加外力或将其转变的合金在一定条件下施加外力或将其冷却到该合金的冷却到该合金的Ms点（或点（或Mf）点以下并使）点以下并使之发生形状改变，如果再将这种合金加热之发生形状改变，如果再将这种合金加热到高温相状态（即到高温相状态（即As点以上）使马氏体发点以上）使马氏体发生逆转变，此时合金又会自动地恢复到变生逆转变，
26、此时合金又会自动地恢复到变形前的形状。这种现象称为形前的形状。这种现象称为“形状记忆效形状记忆效应应”。马氏体的形变与加热后的形状记忆马氏体的形变与加热后的形状记忆形状记忆效应简易演示实验形状记忆效应简易演示实验(a)原始形状(b)拉 直(c)加热后恢复 1951年美国的年美国的Lead首先在首先在Au-Cd、In-Ti合金中发现形状记合金中发现形状记忆效应，他利用忆效应，他利用Au-47.5%Cd合金的记忆效应制作升降机合金的记忆效应制作升降机模型，但由于合金元素价格高、有毒，没有进行实用化尝模型，但由于合金元素价格高、有毒，没有进行实用化尝试而销声匿迹。试而销声匿迹。1963年美国海军研究
27、所的年美国海军研究所的W.Bueher等人发现等人发现Ni-Ti合金也合金也有形状记忆效应，并设计了新的机械实验装置，受到许多有形状记忆效应，并设计了新的机械实验装置，受到许多研究者的关注。研究者的关注。1969年美国年美国Raychem公司生产公司生产Ti-Ni-Fe记忆合金管接头用记忆合金管接头用于于F14战斗机上的液压管路系统连接，这是战斗机上的液压管路系统连接，这是SMA第一次成第一次成功应用。功应用。70年代以后年代以后SMA真正进入实用化阶段。至真正进入实用化阶段。至80年代年代末末SMA的研究才遍及世界。的研究才遍及世界。90年代初，该合金得到进一步年代初，该合金得到进一步的发展
28、，现已出现第三代形状记忆合金，且进入商品化阶的发展，现已出现第三代形状记忆合金，且进入商品化阶段。段。SMA的发展过程形状记忆合金可以分为三种：形状记忆合金可以分为三种：（1）单程记忆效应单程记忆效应形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。状记忆现象称为单程记忆效应。（2）双程记忆效应双程记忆效应某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。恢复低温相形状，称为双程记忆效应
29、。（3）全程记忆效应全程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。TiNi合金TiNi合金的结构和相变R相变不出现记忆效应由单一相变贡献Ti-Ni合金呈现记忆效应的两种相变过程母相 马氏体母相 R相 马氏体依成分和预处理条件的不同相变过程都是热弹性马氏体相变R相变出现记忆效应由两个相变阶段贡献加铁、时效TiNi合金相变的影响因素成分的影响 Ni含量在4751at，Ms从80降至-150。含Ni量超过此范围，合金便不存在形状记忆效应。热处理、加工的影响例：加例：加Cu
30、置换置换Ni形状记忆效应、力学性能，形状记忆效应、力学性能，合金的价格显著降低合金的价格显著降低加入加入Cu对相变温度有显著影响对相变温度有显著影响相变温区（相变温区（Ms-Mf）、（）、（Af-As）都变窄窄滞后记忆合金都变窄窄滞后记忆合金 例：加例：加Nb可得到很宽滞后的记忆合金可得到很宽滞后的记忆合金合金元素对合金元素对Ti-Ni合金相变的影响合金相变的影响加入合金元素调整相变点加入合金元素调整相变点TiNi合金的形状记忆处理合金的形状记忆处理单程记忆处理单程记忆处理 中温处理中温处理 400500 低温处理低温处理 200300 时效处理时效处理 400几个小时几个小时双程记忆处理双程
31、记忆处理 强制变形强制变形 约束加热约束加热 训练训练全程记忆处理全程记忆处理Cu基合金Cu-Al合金Al含量高时2相也随之析出不利于记忆效应。加入Ni可抑制2相析出,从而发展出Cu-Al-Ni系记忆合金。加入其它组元进一步提高性能（多元合金）基基本本特特点点：形形状状记记忆忆效效应应好好，价价格格便便宜宜，易易于于加加工工制制造造，但但强强度度较较低低，稳稳定定性性及及耐耐疲疲劳劳性性能能差差，不不具具有生物相容性有生物相容性。主要合金：主要合金：主要由主要由Cu-Zn和和Cu-Al两个二元系发展而来两个二元系发展而来Cu-Zn合合金金的的热热弹弹性性马马氏氏体体相相变变温温度度极极低低，通
32、通过过加加入入Al,Ge,Si,Sn,Be可可以以有有效效的的提提高高相相变变温温度度，由由此此发发展展了了的的Cu-Zn-X(X=Al,Ge,Si,Sn,Be)三三元元合金。加入其它组元进一步提高性能（多元合金）合金。加入其它组元进一步提高性能（多元合金）Cu-Zn-Al合金相图的垂直截面图(6 wt%Al)Cu基记忆合金的成分范围通常在相（电子化合物）区Cu基记忆合金中的基本相和相变基记忆合金中的基本相和相变相区成分的合金亚稳的有序相高温淬火冷却马氏体热弹性马氏体相变转变加热冷却Cu-Zn-Al基记忆合金的稳定性及其影响因素影响相变点的因素：稳定性稳定性 相变点、记忆性能、力学性能、化学成
33、分：Ms(oC)=1890-5100w(Zn)%-13450w(Al)%热循环：随热循环次数的增加相变点会变化。在大多数情况下Ms、Af温度升高，而As和Mf下降或保持不变。同时马氏体转变的量也会有所降低，即有部分马氏体失去热弹性。循环一定次数后相变点与马氏体转变量都趋于稳定值。SMA的应用月球上使用的形状记忆合金天线月球上使用的形状记忆合金天线 形状记忆合金铆钉形状记忆合金铆钉形状记忆合金管接头形状记忆合金管接头 形状记忆合金在现代临床医疗领域内已获得广泛应用，正扮演着不可替代的重要角色。例如，各类人体腔内支架、心脏修补器、血栓过滤器、口腔正畸器正畸器、人造骨骼、伤骨固定加压器、脊柱矫形棒、
34、栓塞器、节育环、医用介入导丝和手术缝合线等等，都可以用形状记忆合金制成。医用腔内支架的应用原理如4所示。记忆合金支架经过预压缩变形后（a），能够经很小的腔隙安放到人体血管、消化道、呼吸道、胆道、前列腺腔道以及尿道等各种狭窄部位。支架扩展后形成如图（b）所示的记忆合金骨架，在人体腔内支撑起狭小的腔道，如图（c）所示，这样就能起到很好的治疗效果。（a）预压缩（b）受热扩张后（c）植入腔道内效果（a）消化道内支架（b）血管内支架（c）胆道内支架腔内支架临床应用实例腔内支架临床应用实例 形状记忆合金血栓过滤器形状记忆合金血栓过滤器记忆合金同我们的日常生活已经是休戚相关。仅以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。下图是日本 TOTO公司生产的智能水温调节器。智能水温调节器 移动电话天线 牙刷形状记忆合金眼镜架形状记忆合金眼镜架 习题1.什么是马氏体相变，马氏体相变的特征是什么是马氏体相变，马氏体相变的特征是什么？什么？2.以以TiNi合金为例，说明形状记忆合金材料合金为例，说明形状记忆合金材料的工作原理。的工作原理。3.形状记忆合金主要有哪些用处？形状记忆合金主要有哪些用处？