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合金中的几类热门材料

来源:新材料全球交易网 发表时间:2015-04-17 14:17:38 分享到
【摘要】
重量有时候也会对一种物质的使用与安全造成极大影响,因此,轻质的材料在应用中必不可少,轻质合金主要由铝锂合金、钛合金等。 铝锂合金具有高比强度、高比刚度且相对密度小的特点,如用作现代飞机蒙皮材料,一架大型客机可减轻重量50 kg。以波音747为例,每减轻1 kg,一年可获利2 000美元。

在合金的多种类别中,有一部分材料在近几年可谓大热门,它们在自身性能的驱动下应用于工业生产的方方面面,下面就去认识它们吧!

 镁锂合金

——轻质合金

重量有时候也会对一种物质的使用与安全造成极大影响,因此,轻质的材料在应用中必不可少,轻质合金主要由铝锂合金、钛合金等。

铝锂合金具有高比强度、高比刚度且相对密度小的特点,如用作现代飞机蒙皮材料,一架大型客机可减轻重量50 kg。以波音747为例,每减轻1 kg,一年可获利2 000美元。

钛合金比钢轻、耐腐蚀、无磁性、强度高,是用于航空和舰艇的理想材料。

——储氢合金

在氢能的利用过程中,氢的储运是重要环节。1969年荷兰飞利浦公司研制出LaNi5储氢合金,具有大量的可逆地吸收、释放氢气的性质,其合金氢化物LaNi5H6中氢的密度与液态氢相当,约为氢气密度的1 000倍。

储氢合金是由两种特定金属构成的合金,其中一种可以大量吸氢,形成稳定的氢化物,而另一种金属虽然与氢的亲和力小,但氢很容易在其中移动。Mg、Ca、Ti、Zr、Y和La等属于第一种金属,Fe、Co、Ni、Cr、Cu和Zn等属于第二种金属。

吸氢的金属控制储氢量,另一种金属控制释放氢的可逆性。通过两者合理配制,调节合金的吸放氢性能,制得在室温下能够可逆吸放氢的较理想的储氢材料。

——超耐热合金

能够耐超高温的合金同样重要。镍钴合金能耐1 200 ℃的高温,可用于喷气飞机和燃气轮机的构件。镍钴铁非磁性耐热合金在1 200 ℃时仍具有高强度、韧性好的特点,可用于航天飞机的部件和原子反应堆的控制棒等。

就行业发展来看,寻找符合耐高温、可长时间运行(10 000 h以上)、耐腐蚀、高强度等要求的合金材料,仍是今后研究的方向。

——形状记忆合金

形状记忆合金具有高弹性、金属橡胶性能、高强度等特点,在较低温度下受力发生塑性变形后,经过加热,又恢复到受热前的形状。如Ni-Ti、Ag-Cd、Cu-Cd、Cu-Al-Ni、Cu-Al-Zn等合金,可用于调节装置的弹性元件(如离合器、节流阀、控温元素等)、热引擎材料、医疗材料(牙齿矫正材料)等。

形状记忆效应来源于一种热弹性马氏体相变。一般的马氏体相变作为钢的淬火强化的方法,就是把钢加热到某个临界温度以上保温一段时间,然后迅速冷却,例如直接插入冷水中(称为淬火),这时钢转变为一种马氏体的结构,并使钢硬化。

此后,研究者们在某些合金中发现另一种热弹性马氏体相变,其一旦产生便可以随着温度降低继续长大,当温度回升时,长大的马氏体又可以缩小,直至恢复到原来的状态,即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小,同时还伴有形状的变化。这就是形状记忆合金的由来。

 

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