記憶合金的熱處理來源：熱處理信息網一．形狀記憶合金熱處理到目前為止，發現具有形狀記憶效應的合金有20余種，但得到實際應用四只百Ni-Ti和Cu-Zn-Al系合金。前者抗蝕性好。疲勞壽命高，適用于人體植入、生物、航天及原子工程。后者價格低廉（僅為前者的1/10），加工性能好，可普遍應用于各工業領域。近年來，形狀記憶合金的應用領域不斷擴大。例如，已做成噴氣戰斗機的液壓系統導管；利用低質能源的固體發動機；航天工程上的可折疊宇航天線；醫學上用的牙齒整畸弓絲；矯正脊椎骨的哈氏棒；電器工業上的自動觸頭，保安裝置；控制上的熱敏元件，溫度開關；直至玩具和生活用品。形狀記憶合金的熱處理主要是圍繞其熱彈性馬氏體相變而展開的。形狀記憶效應的含義是：某些具有熱彈性馬氏體相變動合金材料，在馬氏體狀態，進行一定限度的變形或變形誘發馬氏體后，則在隨后的加熱過程中，當溫度超過馬氏體相消失的溫度時，材料能完全恢復到變形前的形狀和體積。馬氏體相變最初是在鋼中發現的現象，并作為鋼的熱處理技術基礎加以研究；而形狀記憶合金的記憶效應則是靠材料中發生熱彈性馬氏體相變所產生的，它已成為馬氏體相變領域中占據首要地位的研究課題，并開辟了馬氏體應用研究的新領域。現在研究較多的有Ti-Ni，Au-Cd,Cu-Zn,Ag-Cd,Ni-Al,Co-Ni,Fe-Ni等十數個系列。馬氏體相變是一種固態相變，是一種偽切變引起原子短程擴散的相變。通過對形狀記憶合金的研究，認為只有在具備馬氏體相變是熱彈性的及馬氏體屬于對稱性低的點陣結構，而母相晶體為對稱性較高的立方點陣結構，并且大都是有序的等條件時才會有記憶效應。具有形狀記憶效應的合金稱為記憶合金，其形狀記憶效應產生的主要原因是相變。大部分形狀記憶合金的相變是具有可逆性的熱彈性馬氏體相變，而溫度和應力是熱彈性馬氏體相變的兩個獨立變量，因此，形狀記憶合金的熱處理是影響其形狀記憶效應的關鍵因素之一。熱處理工藝主要有以下幾個方面。1.淬火熱處理母相（奧氏體）經高溫迅速淬火會受到淬火空位和位錯的交互作用而強化。溫度越高強化也更為顯著，淬火冷卻速度增如也會強化母相，但過分強化又會影響馬氏體轉變的進行，從而影響記憶回復轉變，一般要根據不同材料而選擇不同的淬火介質。2．熱預變形處理為了強化母相（奧氏體）提高滑夠變形的抗力，但同時又不能使馬氏體相變發生因難，除了合金元素的作用之外，熱預變形也是一種有效的方法，即在高溫獲得奧氏體相后，再在高于Ms點以上溫度進行熱預變形，則既可以使母相奧氏體得到強化，同時又不產生馬氏體，從而使合金的記憶效應得到明顯提高。但熱預變形溫度過高會產生相反影響，使母相強度下降。在應變過程中產生滑移，從而降低記憶效應。同樣，熱預變形時應變量過大，會使母相內缺陷增多而降低記憶效應。3.循環熱處理形狀記憶合金在某一溫度范圍內進行多次循環熱處理，然后在室溫下變形，則在回復溫度下可具有不同程度的雙向記憶效應。但時效及約束時效是指對合金施加一定的時效，也是誘發和改善雙向形狀記憶效應的好方法。二．儲氫合金的熱處理氫作為未來世界最好的二次能源，已越來越受到人們的廣泛的關注。即使是在能源自足的當代，使用氫能源也有利于地球的環境保護，減小溫室效應的威脅。氧的開發、運輸、能源轉換等一系列理論和技術問題都需要解決，儲氫合金就是在這種情況下產生的。金屬氫化物按其氫鍵的性質可分為三類：共價鍵、離子鍵和金屬鍵。儲氫合金的顯微組織和力學性能（硬度）均不同程度地影響其儲氫特性。因此，儲氫合金熱處理的目的就在于通過改善其組織來提高其儲氫性，主要有以下幾類。l.凝固時的快淬熱處理凝固時的快速冷卻（30m/s的銅輪或水冷銅鑄型）可以得到細小的柱狀晶組織，從而使儲氫合金P-C-T曲線的氫壓平臺傾斜減小，循環壽命和水利化速度也大為提高。這是因為眾多的晶界可釋放點陣應力，緩解吸氫的體積變化，并可作為吸放氫時的擴散通道，從而提高了活化速度。同時，快速冷卻也抑制了化學成分的不均勻性，改善了原子的有序性。2．低溫去應力熱處理儲氫合金在凝固時快速冷卻會導致組織中形成大量晶體缺陷和硬度升高，對其進行低溫處現理可消你快淬點陣缺陷，降低合金的硬度，提高其韌性，抑制粉化和崩裂，從而提高合金和循環壽命。3.高溫擴散處理鑄態下的儲氫合金組織是不均勻的，存在著成分偏聚區。高溫擴散處理有利于基體相的成分均勻化，從而減緩循環容量的衰減，提高循環壽命。三．陶瓷材料的熱處理熱處理對陶瓷材料的顯微結構尤其是材料中的應力分布狀態有明顯的影響。通過熱處理促使晶界上殘留的玻璃相析出，提高品界耐火度，是有效提高陶瓷材料高溫強度的措施之一。另外，經熱處理獲得所需晶界狀態，從而改善陶瓷的傳熱性能，對提高抗熱振性也有重要意義。通過熱處理改變材料中的應力分布狀態，對玻璃陶瓷抗熱振性能的改善有明顯效果。Gbauer對鋁硅酸鹽玻璃的研究表胡，經淬火處理在材料表面引入壓應力之后，與未經熱處理的材料相比，其室溫強度和臨界熱振溫差都顯著提高。研究表明，在臨界熱振溫差之后的微裂紋亞臨界擴展之后，殘留強度又重新回升，并超過了材料的原始強度值，這是由于熱振溫差越過某一定值后，熱振溫差越大就越接近于淬火強化現象。玻璃陶瓷所具有的這種淬火強化現象，對于其實際應用具有重要意義。本文所述及的陶瓷不同于普通的民用陶瓷，由于其具有許多特殊性能而被稱為特種陶瓷材料。對于特種陶瓷的熱處理，其工藝過程也突破了金屬材料中所使用的熱處理工藝。一般地說，陶瓷的熱處理主要是為了增加其韌性和抗熱振損傷性能，它的熱處理大致可分為以下幾種操作；如煅燒、燒結、相變處理、表面（熱）處理等。燒結是陶瓷材料在高溫下的致密化過程。隨著溫度的升高和熱處理時間的延長，固體顆粒相互鍵聯，晶粒長大，空隙和晶界逐漸減少，通過物質的傳遞，其總體體積收縮，密度增加，當達到一定溫度和一定處理時間，顆粒之間結合力呈現極大值。超過極大值后，就會出現晶粒增大，機械強度減小的現象。此外，對于具有同素異構體的陶瓷材料，會在不同熱處理溫度下發生晶型和結晶形態變化（相變），從而達到增韌的效果。表面熱處理主要是通過改變材料表面的組成、結構狀態等因素，改變表面的應力狀態、表層的熱學、力學性能等來影響陶瓷材料的抗熱振性能。據報道，SiC/Al203復合材料經1450°C高溫下長時間氧化后生成的表面氧化層可處于殘余應力狀態，且明顯降低了表面傳熱系數值，從而增強了復合材料抗熱振斷裂能力。其原因主要是復合材料表面生成了高強、低模量、低熱膨脹系數里呈多孔狀微觀結構的莫來石和少量氧化鋁的氧化層。從發展的趨勢上看，高抗熱振性的陶瓷材料正向著致密、高強化和多孔低密、輕質化兩個方向發展。實際工作中，應根據材料的應用環境、服役條件及可靠性要求來選擇材料，然后合理設計材料的顯微結構，再考慮熱處理和表面處理以便進一步改善抗熱振性能。四．金屬間化合物材料的熱處理金屬間化合物主要是指金屬元素間、金屬元素與類金屬形成的化合物，各元素間既有化學計量的組分，但其成分又可在一定范圍內變化而形成以化合物為基的固熔體。金屬間化合物以其介于金屬和阿瓷間的優異性能，而成為新型結構材料的重要分支，并獲得廣泛的應用。l.熱處理方式熱處理的目的在于獲得某種有序結構，以改善其塑性和韌性。主要有如下幾種處理方式。（1）高溫均勻化退火鑄態下的金屬間化合物一般存在著成分偏析和鑄造應力，高溫均勻化退火就是要消除鑄造應力并使合金元素進一步擴散均勻，為下一步處理奠定良好的基礎，該種處理一般在1000C以上要持續十幾個小時。（2）油淬為了增加金屬間化合物的室溫韌性，常常將其加熱到晶形轉變或相變溫度，然后放入油中進行淬火處理，如對Fe-Al金屬間化合物的典型處理工藝為：加熱至1000°C，保溫5h,然后置入700C油中冷卻。（3）形變熱處理這是目前為增加金屬間化合物韌性而進行的最有效的處理方式，主要是通過鍛造、軋制、擠壓等熱形變處理，使其組織結構發生有利于增加韌性的方向轉變。金屬間化合物的室溫脆性問題一直是困擾這類材料應用的一個問題。同一成分的合金，由于加工方法不同及工藝參數的改變，最終的顯微組織和力學性能可能相差甚遠，在金屬間化合物的制備中廣泛采用了熱機械處理工藝，采用這種方法能夠得到一般加工處理所達不到的高強度與高塑性良好配合的產品。2.發展及應用前景在金屬材料中，金屬間化合物一直用作金屬基體的強化相。人們通過改變金屬間化合物的種類、分布、析出狀態以及相對含量等來達到控制基體材料性能的目的。由于具有許多獨特的性能，金屬間化合物本身作為一類新型材料正得到日益廣泛的研究和開發。金屬間化合物由于具有耐高溫、抗腐蝕的性能，成為航空、航天、交通運輸、化工、機械等許多工業部門重要結構材料；由于其具有聲、光、電、磁等特殊物理性能，可作為半導體、磁性、儲氫、超導等方面功能材料。特別是用作高溫結構材料的有序金屬間化合物，具有許多良好的力學性能和抗氧化、耐腐蝕以及比強度高等特性，由于其原子的長程有序排列和原子間金屬健和共價鍵的共存，使其有可能兼具金屬的塑性和陶瓷的高溫強度，因而極具應用前景。然而，金屬間化合物的脆性妨礙了它的應用。直到80年代初，金屬間化合物韌化研究取得兩大突破性進展，一是日本材料科學研究所的和泉修等在脆性的多晶Ni3Al中加入了質量分數為0.02%?0.05%的B,使材料韌化，室溫拉伸伸長率從近于0提高到40%?5