奧氏體和馬氏體

一、奧氏體和馬氏體比勒發(fā)現(xiàn)鎳鈦合金的形狀記憶效應(yīng)是很偶然的，當(dāng)時的比勒，對形狀記憶效應(yīng)只是知其然而不知其所以然。他只是知道直條狀的鎳鈦合金，在冷態(tài)下彎曲成形以后，一加熱就可以回復(fù)原來的直條狀。他也知道這種變化是可以重復(fù)的，是有規(guī)律的。但他當(dāng)時還不知道鎳鈦合金為什么會有這樣的變化。不過，他的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界極大的興趣，從20世紀(jì)60年代初到70年代末，經(jīng)過各國科學(xué)家將近20年的努力探索，終于掲開了形狀記憶的密秘，基本搞清了形狀記憶效應(yīng)的機(jī)理，為發(fā)現(xiàn)更多的記憶合金品種，為記憶合金在各方面的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。某些合金具有特殊的形狀記憶功能，而一般的金屬沒有形狀記憶功能,這究竟是為什么呢？如果我們只從客觀上觀察，當(dāng)然是沒有辦法回答這個問題的。因?yàn)榻饘購谋砻嫔峡炊疾畈欢?，它們都具有金屬光澤，都有一定的?qiáng)度、硬度和延展性，都能夠傳熱，容易導(dǎo)電。可是，當(dāng)我們利用光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡以及x射線等現(xiàn)代化精密儀器深入研究合金的內(nèi)部組織和晶體結(jié)構(gòu)時,記憶合金的謎底就公被掲開。如果我們把一塊有形狀記憶功能的鎳鈦合金片放大100倍，就會看到一個個多邊形，這就是金屬結(jié)晶的顆粒。在高溫情況下,這個金屬片是由多邊形的晶粒組成的。我們把這種由多邊形的晶粒組成的組織稱為“奧氏體”。為什么稱為奧氏體呢？因?yàn)檫@種組織是19世紀(jì)末，一位英國科學(xué)家奧斯丁在研究鋼和鑄鐵的顯微組織時，首先在顯微鏡下觀察到的，所以就以他的名字命名了。又因?yàn)閵W氏體是在高溫狀態(tài)下存在的，所以一般又把這種顯微組織叫做高溫相或者叫做母相。如果把這塊鎳鈦合金片經(jīng)過一番熱處理，快速放人冰水里冷卻，然后取出來放到光學(xué)顯微鏡下放大100倍，就會看到這塊金屬片的結(jié)晶組有的變成了菱形，好像一片金剛石；還有的一頭尖一頭寬，好像一個楔子；還有的一頭尖一頭開口，好像英文字母v的形狀；還有叉狀的，好像樹杈一樣呢?？茖W(xué)家把這兒種形狀的顯微組織統(tǒng)稱為“馬氏體”。馬氏體最先是在淬火鋼中發(fā)現(xiàn)的，是由奧氏體轉(zhuǎn)變來的，1895年為紀(jì)念德國科學(xué)家馬登斯而正義命名。后來，馬氏體的名稱不僅用于鋼的淬火產(chǎn)物而且把符合馬氏體相變特征的相變產(chǎn)物，統(tǒng)稱為馬氏體。如果把這塊鎳鈦合金片又放回冰水中使彎曲變形，然后取出來用打火機(jī)對著它緩緩加熱。此時，記憶功能的鎳鈦合金片，慢慢回復(fù)了它原來的形狀?，F(xiàn)在我們再把回復(fù)原來形狀的金屬片放在顯微鏡下，放大100倍，就會發(fā)現(xiàn)那些樹杈、楔子和金剛石都不見了，又成一個個多邊形了。也就說,它的顯微組織也和它的宏觀外形一樣，隨著溫度的升高，又回復(fù)了原來的奧氏體組織，也就是回到了它的母體。這樣我們就搞清楚了，原來，記憶合金的顯微組織，可以隨著溫度的變化，由高溫母相變成低溫馬氏體，又可以由馬氏體變回母相。這就是記憶合金的宏觀外形可以變?nèi)サ脑颉？茖W(xué)家把奧氏體受冷時，顯微組織由母相向馬氏體的相變，叫做“馬氏體相變”把馬氏體受熱時，由馬氏體變回母相的轉(zhuǎn)變，叫做“馬氏體逆轉(zhuǎn)變”。知識卡片羅伯茨?奧斯汀英國冶金學(xué)家。18歲進(jìn)入皇家礦業(yè)學(xué)院。1875年當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員，后在造幣廠從事金、銀和合金成分的研究，成為了舉世聞名的鑄幣權(quán)威。