圖 1 - 6 形狀記憶合金的超彈性變形行為
UPS表示上平臺應力, LPS表示下平臺應力
根據測試溫度不同,形狀記憶合金可表現出形狀記憶效應或超彈性。圖 1-7 所示為在溫度-應力坐標系中表示出的形狀記憶效應與超彈性區的示意圖、。其中正斜率的直線表示應力誘發馬氏體的臨界應力,符合克勞修斯-克拉珀龍方程;負斜率的直線表示滑移變形的臨界應力。如果臨界應力低于S 線,則超彈性不會出現,因為在應力誘發馬氏體之前己經發生了不可逆的滑移變形。此時,如果測試溫度 高 于 4 ,當外加應力高于誘發馬氏體的臨界應力,同時又低于母相的滑移臨界應力( 4時,超彈性出現在圖中負斜率直線X 、正斜率直線和沐溫度曲線所包圍的區域(陰影部分區域)。馬氏體在 溫 度 高 于 A 點以上時不穩定,因此卸載過程中應力誘發馬氏體相變的逆相變發生。由于馬氏體相變是晶體學可逆的,所以卸載過程中我們可以觀察到圖1-6中所示的超彈性。當溫度低于次點時,馬氏體是穩定的。此時,如果卸載,合金將維持在變形狀態,并且這種變形只有加熱到次點以上才可以通過馬氏體逆相變得以恢復。當溫度介于人與房之間時,形狀記憶效應和超彈性部分出現。圖 1-7意味著合金發生形狀記憶效應與超彈性的條件之一是避免在變形時出現滑移。可見,提高合金的臨界滑移應力可有效改善形狀效應與超彈性。在這方面,加工硬化、時效強化、晶粒細化與合金化等物理冶金手段均可行。
圖 1 - 7 形狀記憶效應與超彈性關系示意圖