08-彈性合金分析

彈性彈性材料普通彈性合金，如彈簧鋼特殊彈性合金高彈性合金具有高的彈性模量(E=181.3~215.6GPa)、高彈性極限(e=1180MPa)、高強(qiáng)度(b=1176~2450MPa)、高硬度(HRC=30~60)、耐蝕、耐高溫、無磁、高的乏累強(qiáng)度、小的彈性后效及良好的加工性與焊接性等。高彈性合金恒彈性合金恒彈性合金亦稱埃林瓦（Elinvar）合金。所謂恒彈性是指在確定溫度范圍內(nèi)，材料的彈性模量（或共振頻率）隨溫度變更很小或不變。具有小的或恒定的彈性模量溫度系數(shù)E（或G），或頻率溫度系數(shù)f，同時(shí)要求合金具有高的E、e、b，高的機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q值，時(shí)間穩(wěn)定性好等特性。第八章彈性合金1南航材料學(xué)院王寅崗金屬與合金的彈性恒彈性合金 彈性模量、彈性模量溫度系、頻率溫度系數(shù)、鐵磁材料的彈性反常、金屬與合金的滯彈性高彈性合 鐵基高彈性合金、其它高彈性合金 鐵磁性恒彈性合金、無磁恒彈性合金、特殊性能的恒彈性合金第六章彈性合金2南航材料學(xué)院王寅崗8.1金屬與合金的彈性（1）一、彈性極限與彈性模量1、試驗(yàn)規(guī)律BC0,%,MPaA彈性變形彈性極限3南航材料學(xué)院王寅崗彈性模量楊氏模量E剪切模量G體積彈性模量K*材料在受拉伸或壓縮時(shí)，不僅沿縱向發(fā)生縱向變形，在橫向也會(huì)同時(shí)發(fā)生縮短或增大的橫向變形。由材料力學(xué)知,在彈性變形范圍內(nèi)，橫向應(yīng)變y和縱向應(yīng)變x成正比關(guān)系，這一比值稱為材料的泊松比，一般以μ表示，即2、彈性模量8.1金屬與合金的彈性（2）4南航材料學(xué)院王寅崗E、G、K的物理意義對(duì)各向同性材料E、G、K的相互關(guān)系8.1金屬與合金的彈性（3）5南航材料學(xué)院王寅崗（1）、原子間結(jié)合力與彈性模量3、影響彈性模量的因素彈性模量是表征原子間結(jié)合力大小的物理量，是組織結(jié)構(gòu)不敏感的力學(xué)參數(shù)。主要取決于金屬與合金的原子結(jié)構(gòu)，點(diǎn)陣類型等本質(zhì)。金屬彈性模量的周期變化8.1金屬與合金的彈性（4）6南航材料學(xué)院王寅崗（2）、影響彈性模量的因素:原子結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣類型晶體學(xué)位向成分與組織溫度彈性模量溫度系數(shù)8.1金屬與合金的彈性（5）7南航材料學(xué)院王寅崗二、彈性模量溫度系數(shù)彈性模量E(G)隨溫度變更而變更，用E(G)表示溫度變更1℃時(shí)彈性模量的相對(duì)變更，即：(1/C)(1/C)

8.1金屬與合金的彈性（6）8南航材料學(xué)院王寅崗三、頻率溫度系數(shù)彈性元件在動(dòng)態(tài)應(yīng)用中（如用作頻率元件），常對(duì)頻率溫度系數(shù)這一指標(biāo)有要求，它表示材料的共振頻率隨溫度的變更，用f表示：同一材料在同一振動(dòng)模式下，它的彈性模量溫度系數(shù)E與頻率溫度系數(shù)f之間的關(guān)系為：(1/C)

f0——材料的共振頻率。——材料的線膨脹系數(shù)。E=2f8.1金屬與合金的彈性（7）9南航材料學(xué)院王寅崗四、鐵磁材料的彈性反常一般金屬與合金的彈性模量隨溫度上升而減小，<0，這是正常變更。而一些金屬和合金的彈性模量，在室溫旁邊的確定溫度范圍內(nèi)變更很小（0），甚至增加（>0），這屬于彈性模量的反常變更，稱彈性反常。緣由：相變、有序-無序轉(zhuǎn)變、鐵磁性-反鐵磁性轉(zhuǎn)變等。鐵磁性材料的彈性模量的反常緣由---力致伸縮B0,%,MPaA8.1金屬與合金的彈性（8）10南航材料學(xué)院王寅崗在居里溫度Tc以下某一溫度范圍，鐵磁材料的E可用下式表示：E=EpE=Ep(E+E+EA) Ep——順磁狀態(tài)下材料的彈性模量； E——力致線性伸縮引起E值的變更； E——力致體積伸縮引起的E值的變更； EA——由自發(fā)體積磁致伸縮引起的E值的變更。常見現(xiàn)象NiNi42Fe588.1金屬與合金的彈性（9）11南航材料學(xué)院王寅崗鐵磁材料的E是由Ep和E兩部分組成，因此E隨溫度的變更也應(yīng)由這兩部分的溫度系數(shù)所構(gòu)成。Ep隨溫度上升而減小，但這一減小可由E效應(yīng)隨溫度的變更進(jìn)行補(bǔ)償，從而使材料的E值隨溫度變更很小（0）；假如超量補(bǔ)償，則可使E隨溫度上升而增加（>0），出現(xiàn)彈性反常變更。對(duì)不同材料，E效應(yīng)中的各重量E、E、EA所占分?jǐn)?shù)不同，所以E隨溫度的變更表現(xiàn)出不同的特征。對(duì)于0的彈性合金，稱其為埃林瓦合金（Elinvar），即恒彈性合金。大多數(shù)順磁性、反鐵磁性金屬與合金也具有彈性反常行為，因此也可獲得恒彈特性。8.1金屬與合金的彈性（10）12南航材料學(xué)院王寅崗五、金屬與合金的滯彈性對(duì)于實(shí)際彈性體，即使在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之間也是一種非線性關(guān)系，變形不是完整彈性的，這種現(xiàn)象稱為滯彈性或稱為彈性的不完整性。彈性不完整性的大小是彈性合金的重要指標(biāo)。各種彈性敏感元件或頻率元件一般都要求材料的彈性不完整性越小越好，而作為減振合金則要求其彈性的不完整性越大越好。8.1金屬與合金的彈性（11）13南航材料學(xué)院王寅崗主要表現(xiàn)固定載荷---彈性后效循環(huán)載荷---彈性滯后能量效應(yīng)---內(nèi)耗

彈性的不完整性有5種表現(xiàn)形式：正/反彈性后效、彈性滯后、應(yīng)力松弛、模量虧損和內(nèi)耗。8.1金屬與合金的彈性（12）14南航材料學(xué)院王寅崗彈性后效示意圖 t1—加載10min； t2—卸載10min8.1金屬與合金的彈性（13）15南航材料學(xué)院王寅崗彈性滯后示意圖8.1金屬與合金的彈性（14）16南航材料學(xué)院王寅崗內(nèi)耗在彈性材料探討中有兩種意義：在一些場合下，一些精密儀器儀表中的彈性或頻率元件為提高其精度和靈敏度，要求材料的內(nèi)耗要小，以削減能量的損耗；而在另一些場合，為了減振降噪則須要材料具有大的內(nèi)耗值，這就是高阻尼材料，即減振合金。金屬材料在振動(dòng)過程中，即使與外界完全隔絕，其振動(dòng)機(jī)械能也會(huì)由于彈性的不完整性而轉(zhuǎn)變成熱能，使振動(dòng)漸漸停止，從而導(dǎo)致能量的損耗，這一現(xiàn)象稱為內(nèi)耗。內(nèi)耗的類型有3種：滯彈性內(nèi)耗、阻尼共振型內(nèi)耗和靜滯后內(nèi)耗。內(nèi)耗Q1是機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q的倒數(shù)。8.1金屬與合金的彈性（15）17南航材料學(xué)院王寅崗W——振動(dòng)一周能量的損耗；W——振動(dòng)一周的總能量；An和An+1——第n次和第n+1次振動(dòng)的振幅，用扭擺法或共振法測量。對(duì)于減振合金內(nèi)耗的大小可用防振系數(shù)來表示，即：8.1金屬與合金的彈性（16）18南航材料學(xué)院王寅崗彈性不完整性的起因微觀塑性變形的不勻整性間隙原子的擴(kuò)散晶界的粘滯性流淌彈性不完整性的限制方法提高彈性極限降低合金微觀區(qū)域的不勻整性8.1金屬與合金的彈性（17）19南航材料學(xué)院王寅崗8.2高彈性合金（1）一、鐵基高彈性合金鐵基高彈性合金應(yīng)用最廣泛的是Ni36CrTiAl(3J1)和在此基礎(chǔ)上添加w(Mo)=5%的Ni36CrTiAlMo5(3J2)及w(Mo)=8％的Ni36CrTiAlMo8(3J3)合金。該類合金淬火狀態(tài)具有較好的塑性，可進(jìn)行各種冷加工及彈性元件的成型。時(shí)效后得到強(qiáng)化，具有很高的機(jī)械和彈性性能，并且無磁、耐蝕。它們的工作溫度分別為250℃、350℃、400℃。在Ni36CrTiAl合金中，通過加入w(Mo)=5%和w(Mo)=8%的Mo，得到了2個(gè)新牌號(hào)高彈性合金：Ni36CrTiAlMo5(3J2)，Ni36CrTiAlMo8(3J3)，它們的工作溫度可達(dá)到350~500℃。20南航材料學(xué)院王寅崗Ni是擴(kuò)大Fe的區(qū)元素，穩(wěn)定奧氏體組織。在Fe-Ni二元合金中，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于36％時(shí)，用一般冷卻速度冷到-196℃時(shí)也不會(huì)發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。在合金中加入w(Cr)=13%也不會(huì)明顯變更這一狀態(tài)。這就使合金具有良好的塑性和低溫韌性。Ni的另一個(gè)作用是與Ti、Al形成面心立方結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化相-Ni3(Ti,Al)和密排六方的相，即Ni3Ti，使合金時(shí)效后得到彌散強(qiáng)化。但Ni含量過高會(huì)降低合金的彈性模量，同時(shí)使居里溫度Tc提高，合金可能成為鐵磁性的。w(Ni)=34.5%~36.5%，w(Cr)=11.5~13.0%，w(Ti)=2.7%~3.2%， w(Al)=1.0%~1.8%，w(C)0.05%， w(Si)0.08%，w(Mn)1.00%， Fe余量。1、Ni36CrTiAl合金的成分及組織各元素在合金中的作用如下：8.2高彈性合金（2）21南航材料學(xué)院王寅崗Cr的加入（w(Cr)>11.5%）可提高合金的電極電位，增加耐蝕性。鉻可降低合金的居里溫度Tc。在室溫以上為順磁性。同時(shí)Cr溶于相的基體中，增加了晶格中原子間結(jié)合力，使合金的彈性模量提高。Cr的加入還能增加析出相的數(shù)量，起到固溶強(qiáng)化作用。但Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13%時(shí)，增加合金脆性，冷變形困難。Ti、Al是合金的重要強(qiáng)化元素，時(shí)效時(shí)形成-Ni3(Ti,Al)相從固溶體中析出，使合金得到強(qiáng)化，由于Ti的原子半徑較大，因此Ti的強(qiáng)化效果比A1的大。但A1能促進(jìn)相的形核過程，從而增加相的析出量，提高合金的強(qiáng)度。相是亞穩(wěn)態(tài)，時(shí)效溫度過高時(shí)，很簡潔發(fā)生相的轉(zhuǎn)變。Al的加入可使相的穩(wěn)定性增加，抑制相的轉(zhuǎn)變。但A1含量過高使加工性惡化。綜合考慮，Ni36CrTiAl合金中Al含量限制在w(Al)=0.8%~1.2%為好。只要Al含量能保證合金生成足夠數(shù)量的、較穩(wěn)定的相就可以了。對(duì)于Fe-Ni基高彈性合金，一般接受高Ti低A1，這有利于合金強(qiáng)度的提高。8.2高彈性合金（3）22南航材料學(xué)院王寅崗合金中C含量應(yīng)盡量低。因?yàn)镃與Ti生成TiC可降低Ti的強(qiáng)化效果；另外C與Cr生成Cr23C6會(huì)造成晶間腐蝕，使合金的耐蝕性下降，故C含量一般限制在w(C)=0.05%左右。8.2高彈性合金（4）23南航材料學(xué)院王寅崗(1)標(biāo)準(zhǔn)（一般）熱處理：固溶處理+時(shí)效。固溶溫度一般為900~950℃，保溫30min后淬火；時(shí)效溫度為650~700℃，保溫4h，空冷。這種工藝得到的是相混合析出結(jié)構(gòu)。主要考慮合金的強(qiáng)度和塑性。(2)形變熱處理：固溶處理+冷變形+時(shí)效。形變熱處理是在固溶處理后進(jìn)行冷變形（<50%），從而導(dǎo)致亞結(jié)構(gòu)細(xì)化，位錯(cuò)密度增加，加速時(shí)效過程中相的不連續(xù)析出。使合金的強(qiáng)度和硬度大大提高，但塑性惡化。對(duì)于困難的彈性元件的成型，不宜接受此熱處理工藝。(3)二次淬火形變熱處理：固溶處理+冷變形+二次淬火+時(shí)效。二次快速淬火(3s)可使冷變形過程產(chǎn)生的大量位錯(cuò)進(jìn)行重新排列，形成穩(wěn)定的多邊化結(jié)構(gòu)。為保證二次淬火過程小第2相來不及析出，仍是過飽和固溶體，一般要求二次淬火時(shí)快速加熱，短時(shí)保溫，從而保證在隨后的時(shí)效過程中相沿分布勻整的多邊化位錯(cuò)網(wǎng)勻整析出。二次淬火工藝不僅能顯著提高合金的彈性極限，而且保持較好的塑性，克服了一般形變熱處理使塑性下降的缺點(diǎn)。此工藝對(duì)小截面元件或半成品片、絲材特殊適用。(4)為了提高合金或彈性元件的性能及性能穩(wěn)定性，還可接受穩(wěn)定化處理、表面電拋光處理、動(dòng)態(tài)時(shí)效處理、分級(jí)時(shí)效處理等熱處理工藝。3、Ni36CrTiAl系列合金的熱處理工藝8.2高彈性合金（5）24南航材料學(xué)院王寅崗Ni36CrTiAl合金在淬火狀態(tài)是單相奧氏體相組織，經(jīng)550~750℃回火后，從單相固溶體中析出彌散的相，使合金得到強(qiáng)化。該合金不足之處是運(yùn)用溫度較低（<250℃）。為進(jìn)一步提高合金的運(yùn)用溫度和熱穩(wěn)定性，探討發(fā)覺，Mo和B對(duì)增加合金的熱穩(wěn)定性和降低非彈性行為有良好的作用。在Ni36CrTiAl合金中加入w(Mo)=5%~8%的Mo可大大提高合金的s/b值。w(Mo)=5%和w(Mo)=8%的合金，當(dāng)溫度上升到500℃時(shí)，其強(qiáng)度只減小6%。而且含Mo的合金的相的組成為(Ni,Fe)3(Ti,Al,Mo)。由于相中不溶Mo，所以Mo有穩(wěn)定相的作用，使相聚集和相的轉(zhuǎn)變速度大大降低，結(jié)果使含Mo合金的e、b、HB、E增加，熱穩(wěn)定性和抗松弛實(shí)力提高。2、熱處理和冷變形對(duì)合金組織及性能的影響8.2高彈性合金（6）25南航材料學(xué)院王寅崗Ni36CrTiAl合金性能與固溶溫度的關(guān)系曲線（保溫20min，水淬）D—晶粒尺寸；d—點(diǎn)陣常數(shù)；—電阻率固溶處理8.2高彈性合金（7）26南航材料學(xué)院王寅崗時(shí)效處理強(qiáng)度與時(shí)效溫度剛好效前的狀態(tài)之間的關(guān)系-50%變形率；-950℃固溶；-1050℃固溶8.2高彈性合金（8）27南航材料學(xué)院王寅崗冷變形量和時(shí)效溫度對(duì)Ni36CrTiAl合金硬度的影響時(shí)效溫度對(duì)Ni36CrTiAl合金性能的影響8.2高彈性合金（9）28南航材料學(xué)院王寅崗二、其它高彈性合金銅基高彈性合金的主要性能合金/%性能黃銅(33Zn)磷青銅(8Sn0.2P)德銀(18Ni27Zn)鈹青銅(1.5~2.0Be)鈦銅(4Ti)密度/gcm18.478.808.708.208.59電阻率/cm,10813315.7~7.812~57導(dǎo)熱率/WmK1119.762.829.3113.0~125.6膨脹系數(shù)/106℃1(20~300℃)18.018.216.717.016.6抗拉強(qiáng)度/MNm2686~892686~980882~10301098~1373735~1375維氏硬度/HV115~180160~260150~250350~430250~400楊氏模量E/GPa103103110130.43122.58剪切模量G/GPa38453848熔點(diǎn)/℃909~93810201055865~9801000~10608.2高彈性合金（10）29南航材料學(xué)院王寅崗幾種Ni基高彈性合金的成分和性能合金成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%楊氏模量/GPa抗拉強(qiáng)度/MPa電阻率108m硬度工作溫度/℃NiBe21.0Mn,1.9~2.4Be,余Ni1961570~181020HV470~500<370Monel2.0Mn,30Cu,2.5Fe,余Ni178480~116048.2HRC19<200Nimonic18~21Cr,18Co,3Ti,2Al,余Ni1931230115<600

鈷基高彈性合金是以鈷為基（w(Co)=38%~45%），含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~20%的Cr和Ni，此外尚有Fe、W、Mo、Ti、A1等元素。8.2高彈性合金（11）30南航材料學(xué)院王寅崗8.3恒彈性合金（1）一、鐵磁性恒彈性合金1、Fe-Ni基合金幾種典型Fe-Ni基恒彈性合金的化學(xué)成分合金成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%CSiMnCrNiTiAlFeNi36Cr12(Elinvar)0.7~0.81236余Ni42CrTiAl(3J53)0.050.080.085.2~5.841.5~43.02.3~2.70.5~0.8余Ni44CrTiAl(3J58)0.050.080.085.2~5.643.5~45.52.3~2.70.5~0.8余Ni-Spanc（美國）<0.060.400.405.2422.30.4余31南航材料學(xué)院王寅崗Ni與合金中的Fe、Cr等元素形成固溶體，Ni和Fe是合金產(chǎn)生彈性反常行為的基礎(chǔ)。固溶體中的Ni含量影響著合金的恒彈特性，固溶體中的Ni含量與合金的原始成分相時(shí)效后析出的-Ni3(Ti,Al)相的數(shù)量有關(guān)。Ni含量在w(Ni)=28%和w(Ni)=44%時(shí)，合金的E0；美國的克拉克(ClarkC.A.)探討發(fā)覺，經(jīng)35%冷變形，在650℃時(shí)效，這種Fe-Ni-Cr-Ti合金的熱彈性系數(shù)2E與相中的Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)N及相中的Cr、Ti、A1、Mn等元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)A呈拋物線關(guān)系。1、合金中各元素的作用A——相中Cr、Ti、Al、Mn、Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和；N——相中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Ni=Ni%–3.66(Ti%–1%)。Ni%、Ti%為合金中Ni和Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。8.3恒彈性合金（2）32南航材料學(xué)院王寅崗Fe-Ni合金E隨Ni濃度變更曲線(a)—二元合金；(b)附加Cr的三元合金8.3恒彈性合金（3）33南航材料學(xué)院王寅崗Ni42CrTiAl合金熱彈性系數(shù)(2f

)與成分的關(guān)系8.3恒彈性合金（4）34南航材料學(xué)院王寅崗Cr主要是使彈性模量溫度系數(shù)E值降低，當(dāng)w(Ni)=42%時(shí)，w(Cr)=4%~6%之間，E值則在零旁邊，同時(shí)Cr的加入可降低合金的Tc，提高合金的耐蝕性。Cr不參與形成金屬間化合物，也不變更析出相的結(jié)構(gòu)．它主要存在于固溶體中，當(dāng)合金中Ti、Al、Si、Mn含量增加或加入Cu、V等元素時(shí)，可相應(yīng)降低Cr含量，以防止熱彈性系數(shù)和居里溫度過低。Ti、A1是合金中的主要強(qiáng)化元素，其中除約質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的Ti溶于固溶體中與C形成以TiC，其余的Ti與Ni和Al在時(shí)效過程中形成-Ni3(Ti或Al)金屬間化合物，彌散分布基體中，起強(qiáng)化作用。Ti和A1也是提高合金機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Q值的重要元素。8.3恒彈性合金（5）35南航材料學(xué)院王寅崗合金的化學(xué)成分確定之后，合金的性能主要由時(shí)效過程中相的析出量、形貌和分布狀態(tài)所確定。而合金的組織結(jié)構(gòu)則與固溶處理、冷變形、時(shí)效工藝親密相關(guān)。2、組織結(jié)構(gòu)與性能固溶處理8.3恒彈性合金（6）36南航材料學(xué)院王寅崗冷變形、時(shí)效工藝?yán)渥冃魏蜁r(shí)效溫度對(duì)Ni42CrTiAl合金b影響8.3恒彈性合金（7）37南航材料學(xué)院王寅崗Ni42CrTiAl合金的E值與時(shí)效溫度的關(guān)系8.3恒彈性合金（8）38南航材料學(xué)院王寅崗不銹因瓦合金：w(Co)=54%、w(Cr)=9.5%的Co-Fe合金不僅具有很強(qiáng)的因瓦效應(yīng)，形成膨脹系數(shù)很小的不銹因瓦合金，而且這種合金還同時(shí)表現(xiàn)出最強(qiáng)的埃林瓦特性。在退火狀態(tài)下，它的彈性模量溫度系數(shù)E=82105/℃，切變模量溫度系數(shù)G=35.9105/℃。人們把這種Co-Fe-Cr合金稱為Co-E1invar合金，并在Co-Fe-Cr系合金基礎(chǔ)上添加第3或第4種元素，研制出了Mo-Elinvar、W-Elinvar、V-Elinvar及Mn-Elinvar合金。在Co-Fe-Cr合金中加Ni（置換其中的Co、Cr）時(shí)，可加強(qiáng)合金的彈性反常行為，擴(kuò)大反常的成分范圍，并能改善合金的加工性能。復(fù)合加入Cr、W、Ni、Ni的Co-Fe合金稱Elcolloy合金。此合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在退火狀態(tài)下，合金的強(qiáng)度b=1717MPa、彈性極限e＝1305MPa，它正在逐步代替Co-E1invar合金。Co-Elinvar合金特點(diǎn)：性能穩(wěn)定、不受振動(dòng)模式影響、E和G可同時(shí)趨于零——用此合金作手表游絲，可使手表日走時(shí)差在1s以下。2、Co-Fe系恒彈性合金8.3恒彈性合金（9）39南航材料學(xué)院王寅崗二、無磁恒彈性合金①Nb基合金w(Zr)＝9.9%~19%的Nb-Zr合金經(jīng)冷軋和1200℃、1h高溫退火后、由于得到110和111織構(gòu)，合金的f/fT曲線出現(xiàn)反常變更，合金在較寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出恒彈特性。w(Zr)=19%~22%的Nb-Zr合金經(jīng)97％冷變形和660℃、64h退火，可獲得恒彈特性。這是由于大的冷變形量使合金內(nèi)部產(chǎn)生高密度位錯(cuò)（約1012/cm2），位錯(cuò)與O，N等一些雜質(zhì)原子有猛烈地交互作用，在位措四周形成Cottrell氣團(tuán)。溫度上升，這種交互作用被激活而加強(qiáng)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)被這種氣團(tuán)所釘扎，使合金在確定的溫度范圍內(nèi)，彈性模量E保持有限的變更，表現(xiàn)出恒彈特性。1、順磁性恒彈性合金8.3恒彈性合金（10）40南航材料學(xué)院王寅崗②Ti基合金主要有Ti-Ni-Co-Fe和Ti-Ni-Co兩類合金。Ti基恒彈合金的特點(diǎn)是：能在較高溫度下保持恒彈特性（600~700℃），頻率溫度系數(shù)f在105/℃的水平，有的可達(dá)到(1~2)10-6/℃；但這類合金難加工。③Nb-Ti基合金w(Ti)=50％的Nb-Ti合金經(jīng)900℃淬火．w(Ti)=65%的Nb-Ti合金經(jīng)冷變形+低溫回火(350℃)。w(Ti)=40%％的Nb-Ti合金冷變形后經(jīng)1000℃、1h高溫退火后均可在很寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出恒彈特性。Nb-Ti合金最大特點(diǎn)是運(yùn)用溫度較高。8.3恒彈性合金（11）41南航材料學(xué)院王寅崗①Fe-Mn系W(Mn)=20%~40%。通常限制在30%左右。w(Mn)30%時(shí)，合金由固溶體組成；w(Mn)<30%時(shí)，合金中出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，并存在著熱滯現(xiàn)象，隨Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，合金的TN點(diǎn)上升，彈性反常溫度范圍擴(kuò)大。在Fe-Mn基恒彈合金中添加Co、Ni、Cr、W、V和C等元素以穩(wěn)定埃林瓦特性。該類合合的缺點(diǎn)是：耐蝕性差，恒彈性溫度范圍窄，一般在0~40℃。為改善這種狀況，可接受具有正、負(fù)不同溫度系數(shù)的兩層Fe-Mn合金復(fù)合的方法、使恒彈性溫度范圍達(dá)到-10~70℃。2、反鐵磁性恒彈性合金這類合金主要是利用在奈耳點(diǎn)(TN)旁邊的彈性反常行為獲得恒彈性。主要有Fe-Mn系、Mn基和Cr基8.3恒彈性合金（12）42南航材料學(xué)院王寅崗②Cr基合金Cr基合金是由Cr與Fe、Co等過渡族元素形成的，具有因瓦和彈性反常特性，如w(Fe)=5.1%、w(Mn)=0.9%的Cr-Fe-Mn合金在室溫旁邊表現(xiàn)出明顯的恒彈特性，Cr基無磁恒彈合金的特點(diǎn)是：埃林瓦(Elinvar)和因瓦(Invar)特性兼有，在不同振動(dòng)模式下波速近似相等，吸取系數(shù)與熔融的石英相近。同時(shí)Cr基合金的耐蝕性好，價(jià)格便宜。這類合金用于超聲波延遲線，可顯示出優(yōu)異的性能。但是它的加工性差，只能在鑄態(tài)下切削或磨削加工成簡潔形態(tài)的元器件，這就限制了它的應(yīng)用范圍。③Mn基合金主要有Mn-Cu、Mn-Ni，Mn-Ge及Mn-Pt系合金。通過加入Cr、Fe、W、Mo、V等元素改善合金的恒彈特性。Mn基合金的性能一般都不高，而且易氧化、耐蝕性差，目前尚未進(jìn)入好用階段，國內(nèi)尚屬開發(fā)研制階段。8.3恒彈性合金（13）43南航材料學(xué)院王寅崗三、特殊性能彈性合金Ni42CrTiAl合金的彈性模量（或頻率）溫度系數(shù)主要取決于固溶體中Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與合金的原始成分和時(shí)效過程中相的析出量親密相關(guān)。通過添加元素抑制相析出和長大速度可獲得小的E（或f）值。在Ni42CrTiAl合金中，用Mo、Cu置換一部分Cr、Ti，以限制相的長大速度可得到小楊氏模量溫度系數(shù)E合金，如w(Ni)=42.3%、w(Ti)=1.4%、w(Cr)=2.6%、w(Mo)=26%、w(Cu)＝0.3%、w(A1)=0.42%、w(Mn)=0.4%、w(Si)=0.13%、余Fe合金，經(jīng)500℃、1h時(shí)效處理后，在20~100℃范圍內(nèi)E=210-7/℃。在Ni42CrTiAl合金基礎(chǔ)上，調(diào)整Ni、Cr、Ti含量，加入微量