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研發鐵基形狀記憶合金的意義

發布人:上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn 更新時間:2016-05-04
日本東北大學新近開發成功的鐵基形狀記憶合金Fe-Ni-Co-Ti-Al,用Al取代鐵基形狀記憶合金中的部分Ti,并添加了其他的一些合金元素,經適當的形變熱處理后,在室溫下具有橡皮一樣的彈性,其彈性變形率可高達10%~l3%,并具有很高的強度。

Ni-Ti形狀記憶合金價格昂貴,加工困難,這大大地限制了它在工程上的應用,而鐵基形狀記憶合金具有成本低廉、記憶性好、易成材、強度高等優點,故有望成為廣泛應用的新型智能材料。近年來,為了克服鐵基形狀記憶合金耐蝕性較差等問題,國內外大力開展在Fe-Mn-Si系合金中添加CrNi等元素來改善合金耐蝕性的研究,還通過在合金中加入NVTiNbEr來提高合金的綜合性能,使鐵基形狀記憶合金不銹鋼成為未來開發和應用的重要方向。據報道,日本東北大學新近開發成功的鐵基形狀記憶合金Fe-Ni-Co-Ti-Al,用Al取代鐵基形狀記憶合金中的部分Ti,并添加了其他的一些合金元素,經適當的形變熱處理后,在室溫下具有橡皮一樣的彈性,其彈性變形率可高達10%l3%,并具有很高的強度。

鐵基形狀記憶合金在管道連接、形狀記憶夾具、緊固件等方面表現出廣闊的應用前景。鐵基形狀記憶合金管接頭用于管道的連接、密封、堵漏,具有可避免管道內防腐層的破壞和焊接熱影響區的電化學腐蝕等優點。例如,有研究將Fe-30Mn-5Si-17Cr-6Ni-19Co?鐵基形狀記憶合金用于潛艇高壓空氣系統管接頭,結果表明該管接頭密封性良好,且具有良好的耐蝕性,其腐蝕率僅為0.0011g/(m2?h),與超低碳不銹鋼腐蝕率相當。另有研究將鐵基形狀記憶合金管接頭用于油田管道連接,經對接頭進行水壓和拉拔試驗,其密封性能、耐壓性能和抗拉拔性能均可滿足工程的技術要求;對含有環氧粉末內防腐涂層管道的鐵基形狀記憶合金管道接頭進行了水壓、拉拔和耐壓性試驗,并在不同的介質中浸泡20天進行了腐蝕試驗,經?400℃空氣爐中分別恒溫?2h3h4h進行了氧化試驗,各種試驗結果均表明,該形狀記憶合金管接頭的使用使系統的密封性能、耐壓性能和抗拉撥性能都得到了顯著的提高,且耐蝕性及抗氧化性能優良,可以滿足低壓輸送管道工程上的應用。

鐵基形狀記憶合金還可用來修復大型鑄鐵構件的裂縫或裂紋。研究表明,采用鐵基形狀記憶合金扣合鍵修復鑄鐵構件上的裂縫,扣合鍵抗拉強度高、結構簡單、施工方便,技術要求低;若使用多個形狀記憶合金扣合鍵,被修復構件受力均勻且基本不受機件溫度變化影響;而且,由于扣合鍵與機件的電位基本相當,其電化學腐蝕現象也很微弱。

研究工作還表明,鐵基形狀記憶合金用于螺母可以大幅度提高螺紋的自鎖摩擦力矩,因而可廣泛地應用于如汽車、飛機、發動機等振動劇烈零部件的連接。對比試驗顯示,普通螺母在振動10000次后發生松動,而形狀記憶合金防松螺母的振動壽命達到了50000次。而且,鐵基形狀記憶合金可有效地改善各螺紋牙間的受力狀況,因而形狀記憶合金螺母不僅具有良好的防松性能,并具有一定的防斷性能。

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