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高弹性合金

更新时间:2023-02-02 20:35:02作者:百科

高弹性合金

弹性极限高、滞弹性效应低(如低弹性后效和低内耗等)的合金,用于制作各类弹性敏感元件和储能元件。它和恒弹性合金是弹性合金中的两个主要种类。在不同使用场合,它还可具有耐腐蚀、耐高温、无磁和导电等性能(见金属力学性能的表征。主要用于制作各类膜盒、膜片和扭桿等敏感元件,各类弹簧和发条等储能元件,以及轴尖、仪表轴承等小尺寸弹性元件和结构件等。

工程材料的应力和应变关系,在弹性极限范围内,实际上不完全符合经典虎克定律即不呈线性关系;往往形成如下图所示的弹性滞后回线,这就降低了一些弹性元件的工作性能。通常,在高弹性合金中,滞弹性效应应降低到最小程度,以提高仪器和仪表的精度。要求这类合金对弹性应变的响应较为敏感,负荷过程中对微塑性变形抗力较大(相应于小的回线面积)。为了获得较大的微塑性变形抗力,经常采用形变热处理,以提高合金的性能,合金的这种性能一般用储能比(K)来衡量。(σe为弹性极限,E为弹性模量)。通常要求K愈大愈好。高弹性合金一般有下述数种。

图 弥散强化合金

在淬火后,形成奥氏体或半奥氏体组织。随后经冷加工和时效处理,析出弥散相,从而使基体强化,获得良好的力学性能。在这类合金中,广泛使用的是36Ni-Cr-Ti-Al合金,它在湿热气氛下,在含硫介质内或短时间在硝酸溶液中,有良好的耐蚀性,使用温度可达250℃;加5%或8%Mo以后,使用温度可分别提高到350℃或400℃。半奥氏体弥散强化不锈钢,也是常用的高弹性合金,如 0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al。这种合金具有良好的力学性能、耐蚀性能和热稳定性。在高、低温或腐蚀介质中工作良好,工作温度可达 400℃或更高。在高温恶劣环境中使用时,多采用镍基合金。主要牌号是 NiCr15TiAlNb和NiCr47Mo3。前者工作温度为500℃,具有很高弛豫稳定性;后者在硝酸介质中具有比36Ni-Cr-Ti-Al合金还高得多的耐蚀性能。

在要求高导电性能时,用Ni-Be合金最为合适。

顺磁性的铌基合金(如55Nb-Ti-Al)具有良好的耐蚀性和热稳定性。它由于弹性模量低,而弹性极限又相对地高,在一般应力情况下,是良好弹性敏感元件材料。此外,通过成分调节,这类合金的弹性模量温度系数可低达10-6-1量级。它由于同时具有无磁、耐腐蚀、耐高温、恒弹性和高储能比,综合性能优越,适宜制作要求严格的弹性敏感元件。

变形强化合金

主要为40Co-Ni-Cr-Mo和加钨的40Co-Ni-Cr-Mo-W 合金。这类合金有良好的弹性、高的疲劳强度、高的硬度和良好的耐蚀性等,适于制作发条和轴尖。这类合金一般经冷加工和回火处理。作轴尖材料时,冷加工率应大于83%,以获得最高强度。在合金中加铼可提高硬度和耐磨性;加钛和铝,可增强抗疲劳性能。

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