新基金属材科

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新型金属材料都属于复合材料，是 21 世纪复合材料开发应用的三大方向之一(其余两个是高分子复合材料、新型陶瓷材料)，除了具有金属材料的高强度、高刚性、高韧性、高耐磨、高耐热特点之外，还定向强化了许多特异的物理化学功能。0形状记忆合金，1962 年，美国海军军械实验室在钦一镍(Ti-NJ)合金中发现了“形状记忆效应”。所谓“形状记忆效应”，是指在一种状态下形成的合金，如果在另一种状态下通常是指另一种温度区间)给予没有弹性恢复力的形变，使其具有另一种形状，当其再返回到第一种状态(温度)时，合金能自动恢复到原先具有的形状;换句话说，合金在返回到原先的状态时，它能“记得”自己原先所具有的形状，因而人们就把这种合金称之为形状记忆合金。例如，如果我们把一根形状记忆合金丝在较高的温度区间里绕成一个圆环，然后将该圆环冷却到另一个温度下并将其拉直，使之成为稳定的直线形，这个被拉直了的合金丝只要一旦返回到较高的温度区间，它就能立即自动卷绕起来，变回原来的圆环形状。
由于形状记忆合金是一种无疲劳的材料，即“回忆”一“变形”的本领可以反复使用 500 万次而不产生疲劳断裂，而目恢复原状几平可以达到 100%，因此用途极为广泛。首先，形状记忆合金开创了一种新型的工程连接法，大量应用于工程领域的管接头和紧固件上。用形状记亿合金制造人造卫星的天线，可在到达太空后再自动展开。其次，形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性还可以广泛用于医学领域，如制造血检过滤器、登柱矫形楼、牙齿矫形弓丝、人工关节等。此外，形状记忆合金是一种集感知和驱动双重功能于一体的新型材料，可广泛用于各种自动调控装置，尽管迄今发现的具有形状记忆效应的合金种类已有好几十种，但已经实用化的主要还是钦一镍基合金和铜基合金两大类，前者性能较好，后者价格较低。@超塑性合金。金属合金在特定的情况下可以像麦芽糖一样在外力作用下发生黏滞性变形，达到非常大的变形量而不破裂，这就是所谓金属合金的超塑性现象。处于超塑性状态的合金，其变形抵抗力较小，而延伸率则很高，可以达到百分之几千(普通的结构钢延伸率仅能达到百分之几十)o
目前已在 100 多种金属合金中观察到超塑性现象，包括纯的铅P6)、铝(A1)、铜(Cu)、(Be)及以铝(A1)、(T、锌(Zn)、铁(Fe)、锦)为基的合金，对钢和铁的超塑性现象也有报道。超塑性现象主要应用于金属合金形变加工。首先，超塑性现象的应用大大减轻了压力加工设备的重量，简化了工序，节省了能源。其次，超塑性成型，使得许多形状复杂、难以成型的材料及低塑性其至脆性材料的变形成为可能。此外，在超塑状态下变形时，金属的流动性能极好，可获得尺寸精密、公差准确的产品。此外，由于材料的超塑性状态是一种强烈激活状态，金属合金原子处于非常活泼的状态中，因此可以利用超塑性状态来实现固态下金属合金的接合。在超塑状态下使用固相材料接合时，可以大大降低压接难度，提高压接质量。超塑性合金也可能发展成为一种减振材料。有关这些方面的研究，目前都在继续进行中。0非晶态合金。在通常情况下，固态的金属合金中的原子总是按照某种规律堆砌排列的，从而形成特定的晶体结构。然而，1960 年，美国人 P，杜维苏等首先发现，当某些液态贵金属合金(如金一硅合金)以 1X107C /秒的冷却速度急剧冷却时，却可以获得一种被称为“金属玻璃”的非晶态合金。这种新型材料具有许多不寻常的性能。一是强韧兼备的力学性能，其强度和硬度能高达 4000 牛/毫米，超过了超高强度的工具钢，非晶态合金带可以反复弯曲 180°而不断。二是高电阻低温度系数的电学性能。通常的晶态金属合金的电阻率是随温度升高而升高的，即其电阻温度系数大于零。而非晶态合金的电阻温度系数可以由正到负在很大的范围内变化，因此有望用非晶态合金制备出具有高电阻率和低电阻率温度系数的材料。三是高导磁、低铁损的软磁特性。铁基非晶态合金具有比较高的饱和磁化强度，其矫顽力和损耗都比一般晶态的铁基材料低，可代替变压器中的硅钢片，性能极为优越。四是耐强酸、强破腐蚀的化学特性。许多非晶态合金的耐腐蚀性能比最好的不锈钢还要高出 100倍。
日前非品态合金产品多半是薄带形或粉末状产品，薄带用于代替硅钢片制造变压器是可以的，但当需要使用大块材料时困难就比较大:另外，由于非晶状态是一种亚稳定状态，它具有一种自发向稳定状态(即金属原有的结晶状态)转化的趋势很多非晶态合金在温度超过 500C，原子具有足够的活动能力时，就会发生结晶化过程，因此使这种材料的工作温度受到了限制:最后，非晶态合金材料的制备成本比较高，这也是有待解决的问题。
@金属多孔材料。出于某种特殊的性能要求和使用要求，可以有意识地制备出充满分散的小孔洞的金属合金，这就是多孔金属。多孔金属除具有奉体金属的强度、导电、导热、耐腐蚀等性能外，还具有质轻等特点，因而具有多方面值得重视和开发应用的特性。首先是用作过滤器材料，用来进行液体和气体的净化，多孔金属具有高阻尼特性，可用来制造缓冲器或吸振器:它还有良好的消声特性，可有效地用于发动机排气消声装置:
可用作保温隔热材料，火箭高温喷嘴材料等。自磁性材料。磁性材料的主要特点是自发磁化，即由材料内部自身的力量使磁畴(磁介质的基本组成单位)的全部原子离子的磁矩平行或反平行排列，在有外加磁场时，材料会迅速表现出强磁性。软磁合金材料，主要应用为发电机、变压器、扼流圈中使用的铁芯，以电工软铁、硅钢、高磁导率铁镍合金形式使用除做铁芯外，还广泛用于做各种电器和电子设备磁路元件。
永磁材料:又称为硬磁材料，主要用于制永久磁铁，作为电能转换装置中的磁场源，用于扬声器、电动机、仪表、磁按管等。
磁记录材料:用于记录各种信息，记录的准确性高、可靠性强、容量大，是传统记录形式难以比拟的，可以大大节省人力和物力，广泛用于磁卡、磁盘生产。
磁光记录材料:磁光记录的特点是光记录的容量大，可重写。同样面积的磁光盘，其记录容量可相当于软盘的 500 倍可擦写次数达 100 万倍以上。
磁性流体:其主要特点是不仅有强磁性，而且有液体的流动性，可用于制造光传感感器和精密仪器，用于扬声器、磁密封、温度传感器、磁性流体制动装置、磁性流体药物等。

jimdyh

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