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研发铁基形状记忆合金的意义

2017-07-06 14:31 来源:中国联合钢铁网
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Ni-Ti形状记忆合金价格昂贵,加工困难,这大大地限制了它在工程上的应用,而铁基形状记忆合金具有成本低廉、记忆性好、易成材、强度高等优点,故有望成为广泛应用的新型智能材料。近年来,为了克服铁基形状记忆合金耐蚀性较差等问题,国内外大力开展在Fe-Mn-Si系合金中添加Cr、Ni等元素来改善合金耐蚀性的研究,还通过在合金中加入N、V、Ti、Nb及Er来提高合金的综合性能,使铁基形状记忆合金不锈钢成为未来开发和应用的重要方向。据报道,日本东北大学新近开发成功的铁基形状记忆合金Fe-Ni-Co-Ti-Al,用Al取代铁基形状记忆合金中的部分Ti,并添加了其他的一些合金元素,经适当的形变热处理后,在室温下具有橡皮一样的弹性,其弹性变形率可高达10%~l3%,并具有很高的强度。
铁基形状记忆合金在管道连接、形状记忆夹具、紧固件等方面表现出广阔的应用前景。铁基形状记忆合金管接头用于管道的连接、密封、堵漏,具有可避免管道内防腐层的破坏和焊接热影响区的电化学腐蚀等优点。例如,有研究将Fe-30Mn-5Si-17Cr-6Ni-19Co铁基形状记忆合金用于潜艇高压空气系统管接头,结果表明该管接头密封性良好,且具有良好的耐蚀性,其腐蚀率仅为0.0011g/(m2?h),与超低碳不锈钢腐蚀率相当。另有研究将铁基形状记忆合金管接头用于油田管道连接,经对接头进行水压和拉拔试验,其密封性能、耐压性能和抗拉拔性能均可满足工程的技术要求;对含有环氧粉末内防腐涂层管道的铁基形状记忆合金管道接头进行了水压、拉拔和耐压性试验,并在不同的介质中浸泡20天进行了腐蚀试验,经400℃空气炉中分别恒温2h、3h、4h进行了氧化试验,各种试验结果均表明,该形状记忆合金管接头的使用使系统的密封性能、耐压性能和抗拉拨性能都得到了显著的提高,且耐蚀性及抗氧化性能优良,可以满足低压输送管道工程上的应用。
铁基形状记忆合金还可用来修复大型铸铁构件的裂缝或裂纹。研究表明,采用铁基形状记忆合金扣合键修复铸铁构件上的裂缝,扣合键抗拉强度高、结构简单、施工方便,技术要求低;若使用多个形状记忆合金扣合键,被修复构件受力均匀且基本不受机件温度变化影响;而且,由于扣合键与机件的电位基本相当,其电化学腐蚀现象也很微弱。
研究工作还表明,铁基形状记忆合金用于螺母可以大幅度提高螺纹的自锁摩擦力矩,因而可广泛地应用于如汽车、飞机、发动机等振动剧烈零部件的连接。对比试验显示,普通螺母在振动10000次后发生松动,而形状记忆合金防松螺母的振动寿命达到了50000次。而且,铁基形状记忆合金可有效地改善各螺纹牙间的受力状况,因而形状记忆合金螺母不仅具有良好的防松性能,并具有一定的防断性能。
(来源:钢铁产业)

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