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高彈性合金、彌散強(qiáng)化合金0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al半奧氏體彌散強(qiáng)化不銹鋼、NiCr15TiAlNb/NiCr47Mo3鎳基合金、恒彈性合金艾林瓦(Elinvar)合金精密合金
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時(shí)間：2013-08-15
?彈性合金它屬于精密合金的一類，用于制作精密儀器儀表中彈性敏感元件、儲(chǔ)能元件和頻率元件等彈性元件。除了具有良好的彈性性能外，還具有無(wú)磁性、微塑性變形抗力高、硬度高、電阻率低、彈性模量溫度系數(shù)低和內(nèi)耗小等性能。
彈性合金一般分為兩類：高彈性合金和恒彈性合金。前者具有高彈性極限、滯彈性效應(yīng)低、耐熱性好和能在較高溫度下工作的特點(diǎn)；后者在一定溫度范圍內(nèi)彈性模量幾乎不隨溫度變化，或稱艾林瓦(Elinvar)合金。
??? ?此外，銅基彈性合金應(yīng)用也很普遍，這類合金的特點(diǎn)是無(wú)磁和導(dǎo)電良好。錫磷青銅主要用于導(dǎo)電性能良好的彈簧接觸片或其他彈簧、精密儀表中的耐磨和抗磁彈性元件等。鈹青銅用于制造重要的彈簧和彈性元件，由于其彈性模量低，而彈性極限又相對(duì)的高，故在制作膜片、膜盒、波紋管及微型開(kāi)關(guān)方面，得到廣泛應(yīng)用。彈性合金一般都在真空中冶煉，半成品或成品元件亦多在真空或保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理。
??? ?此外，銅基彈性合金應(yīng)用也很普遍，這類合金的特點(diǎn)是無(wú)磁和導(dǎo)電良好。錫磷青銅主要用于導(dǎo)電性能良好的彈簧接觸片或其他彈簧、精密儀表中的耐磨和抗磁彈性元件等。鈹青銅用于制造重要的彈簧和彈性元件，由于其彈性模量低，而彈性極限又相對(duì)的高，故在制作膜片、膜盒、波紋管及微型開(kāi)關(guān)方面，得到廣泛應(yīng)用。彈性合金一般都在真空中冶煉，半成品或成品元件亦多在真空或保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理。
???? （1）恒彈性合金
????? 在一定溫度范圍內(nèi)彈性模量幾乎不隨溫度變化的彈性合金，又稱為艾林瓦(Elinvar)型合金。表征彈性隨溫度變化的物理量有彈性模量溫度系數(shù)、切變模量溫度系數(shù)等。
法國(guó)吉堯姆(C.E.Guillaume)系統(tǒng)地研究了Fe-Ni合金的熱彈性，于1919年獲得了成分為36Ni-12Cr-Fe的恒彈性合金，命名為Elinvar。以后,為了改善這種合金的力學(xué)性能，添加了不同的元素，制成各種牌號(hào)的鐵鎳基鐵磁恒彈性合金。有 Fe-Ni、Co-Fe、Fe-Mn、Mn-Cu、Mn-Ni、Nb-Zr、Nb-Ti系等。恒彈性合金主要用作彈性敏感元件（如壓力傳感器膜片、精密彈簧等），頻率元件（如機(jī)械濾波器振子、鐘表游絲等）、延遲線等。
????? 在鐵磁性恒彈性合金中,存在很大的自發(fā)體積磁致伸縮而使彈性模量減小，這種現(xiàn)象稱ΔE效應(yīng)。如果一種合金在居里溫度Tc以下,隨著溫度升高，合金的鐵磁性逐漸減弱ΔE效應(yīng)隨之減小。即可以獲得在某一溫度范圍內(nèi)接近水平的彈性模量-溫度特性曲線,也就獲得了恒彈性。
????? 目前大量使用的恒彈性合金，屬于沉淀強(qiáng)化的 Fe-Ni系鐵磁性恒彈性合金。這類合金的綜合性能良好，恒彈性和力學(xué)性能很容易通過(guò)以下方法予以調(diào)整：①添加合金元素。在合金中加入非鐵磁性元素，降低合金的磁性,減少合金的ΔE效應(yīng)及改變ΔE效應(yīng)與溫度的關(guān)系,從而改變合金的彈性模量溫度系數(shù)；在合金中加入強(qiáng)化元素促進(jìn)相變析出過(guò)程，提高力學(xué)性能。②熱處理。通過(guò)高溫固溶和中溫回火，控制合金中析出相的數(shù)量和分布，改變合金基體中的鎳鐵濃度比，從而調(diào)整恒彈性和力學(xué)性能。③冷變形。使合金產(chǎn)生一定的織構(gòu)和內(nèi)應(yīng)力，并促進(jìn)相變析出過(guò)程，從而改變合金的恒彈性和力學(xué)性能。
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（2）高彈性合金
?????? 彈性極限高、滯彈性效應(yīng)低（如低彈性后效和低內(nèi)耗等）的合金，用于制作各類彈性敏感元件和儲(chǔ)能元件。它和恒彈性合金是彈性合金中的兩個(gè)主要種類。在不同使用場(chǎng)合，它還可具有耐腐蝕、耐高溫、無(wú)磁和導(dǎo)電等性能。主要用于制作各類膜盒、膜片等敏感元件,各類彈簧和發(fā)條等儲(chǔ)能元件,以及軸尖、儀表軸承等小尺寸彈性元件和結(jié)構(gòu)件等。
???? 工程材料的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系,在彈性極限范圍內(nèi),實(shí)際上不完全符合經(jīng)典虎克定律即不呈線性關(guān)系，這就降低了一些彈性元件的工作性能。通常，在高彈性合金中，滯彈性效應(yīng)應(yīng)降低到最小程度，以提高儀器和儀表的精度。要求這類合金對(duì)彈性應(yīng)變的響應(yīng)較為敏感，負(fù)荷過(guò)程中對(duì)微塑性變形抗力較大（相應(yīng)于小的回線面積）。為了獲得較大的微塑性變形抗力，經(jīng)常采用形變熱處理，以提高合金的性能，合金的這種性能一般用儲(chǔ)能比(K)來(lái)衡量。 (σe為彈性極限，E為彈性模量)。通常要求K愈大愈好。高彈性合金一般有下述數(shù)種。
???? 工程材料的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系,在彈性極限范圍內(nèi),實(shí)際上不完全符合經(jīng)典虎克定律即不呈線性關(guān)系，這就降低了一些彈性元件的工作性能。通常，在高彈性合金中，滯彈性效應(yīng)應(yīng)降低到最小程度，以提高儀器和儀表的精度。要求這類合金對(duì)彈性應(yīng)變的響應(yīng)較為敏感，負(fù)荷過(guò)程中對(duì)微塑性變形抗力較大（相應(yīng)于小的回線面積）。為了獲得較大的微塑性變形抗力，經(jīng)常采用形變熱處理，以提高合金的性能，合金的這種性能一般用儲(chǔ)能比(K)來(lái)衡量。 (σe為彈性極限，E為彈性模量)。通常要求K愈大愈好。高彈性合金一般有下述數(shù)種。
???? 彌散強(qiáng)化合金? 在淬火后，形成奧氏體或半奧氏體組織。隨后經(jīng)冷加工和時(shí)效處理，析出彌散相，從而使基體強(qiáng)化，獲得良好的力學(xué)性能。在這類合金中，廣泛使用的是36Ni-Cr-Ti-Al合金,它在濕熱氣氛下，在含硫介質(zhì)內(nèi)或短時(shí)間在硝酸溶液中，有良好的耐蝕性，使用溫度可達(dá)250℃；加5％或8％Mo以后,使用溫度可分別提高到350℃或400℃。半奧氏體彌散強(qiáng)化不銹鋼，也是常用的高彈性合金，如 0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al。這種合金具有良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和熱穩(wěn)定性。在高、低溫或腐蝕介質(zhì)中工作良好，工作溫度可達(dá) 400℃或更高。在高溫惡劣環(huán)境中使用時(shí)，多采用鎳基合金。主要牌號(hào)是 NiCr15TiAlNb和NiCr47Mo3。前者工作溫度為500℃,具有很高弛豫穩(wěn)定性；后者在硝酸介質(zhì)中具有比36Ni-Cr-Ti-Al合金還高得多的耐蝕性能。
???? ?在要求高導(dǎo)電性能時(shí)，用Ni-Be合金最為合適。順磁性的鈮基合金（如55Nb-Ti-Al）具有良好的耐蝕性和熱穩(wěn)定性。它由于彈性模量低，而彈性極限又相對(duì)地高，在一般應(yīng)力情況下，是良好彈性敏感元件材料。它由于同時(shí)具有無(wú)磁、耐腐蝕、耐高溫、恒彈性和高儲(chǔ)能比，綜合性能優(yōu)越，適宜制作要求嚴(yán)格的彈性敏感元件。
???? ?在要求高導(dǎo)電性能時(shí)，用Ni-Be合金最為合適。順磁性的鈮基合金（如55Nb-Ti-Al）具有良好的耐蝕性和熱穩(wěn)定性。它由于彈性模量低，而彈性極限又相對(duì)地高，在一般應(yīng)力情況下，是良好彈性敏感元件材料。它由于同時(shí)具有無(wú)磁、耐腐蝕、耐高溫、恒彈性和高儲(chǔ)能比，綜合性能優(yōu)越，適宜制作要求嚴(yán)格的彈性敏感元件。
????? 變形強(qiáng)化合金 主要為40Co－Ni－Cr－Mo和加鎢的40Co-Ni-Cr-Mo-W 合金。這類合金有良好的彈性、高的疲勞強(qiáng)度、高的硬度和良好的耐蝕性等，適于制作發(fā)條和軸尖。這類合金一般經(jīng)冷加工和回火處理。作軸尖材料時(shí)，冷加工率應(yīng)大于83％，以獲得最高強(qiáng)度。在合金中加錸可提高硬度和耐磨性；加鈦和鋁，可增強(qiáng)抗疲勞性能。
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