钟模科普作品选:化工·地质·环境漫谈
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11 有记忆的金属——钛镍合金

人和动物都是有记忆的,只是有高下之分而已。你知道有的金属也有记忆吗?金属也有记忆真是前所未闻。天地之大无奇不有,还真有记忆金属呢。

随着科学技术的发展,有关专家发现一些金属或合金有记忆的本领,而且记忆力很强,上万次的重复都准确无误。比较适宜记忆的金属,当数钛镍合金。

钛(Ti)是银白色金属,沸点3287℃,熔点1660℃,密度4.54克/厘米3。由于钛和钛的合金具有重量轻、强度高、抗蚀性好、耐高温、耐超低温等特征,因而在航天、航空、舰船、化工、电力、海水淡化、轻工、食品等部门有着广泛的用途。钛在医学上主要用来作矫正外形手术的材料。目前钛矿原料90%用来制造钛白。主要含钛矿物金红石还是优质电焊条涂层不可缺少的原料。

镍(Ni)是银白色金属,沸点2732℃,熔点1453℃,密度8.9克/厘米3。镍具有良好的机械强度和延展性,难熔,在空气中不易氧化。镍是一种十分重要的有色金属原料。其主要用途是制造不锈钢、高镍合金钢和合金结构钢,被用于飞机、雷达、导弹、坦克等的制造。镍钴合金是一种永磁材料,广泛用于电子行业、原子能工业和超声工艺等领域。

镍钛合金是目前已知的比较良好的记忆合金,广泛应用于冰箱的调温、复杂管路的加工以及人造卫星的自展天线等。

冰箱自动控制温度,就是装有镍钛合金部件,它会记住人们给它规定的温度范围,当冰箱里的温度升高时它就伸长,接通电源,启动电机制冷,当冰箱制冷到规定低温时,它就会自动缩短,立即断开电源,停止制冷。

在机械加工工作中,人们利用镍钛合金有记忆形态并有转变温度的特性(在转变温度之下,合金很软,屈服强度很低,在转变温度之上,强度大且坚硬),首先把镍钛合金部件,在转变温度之下,进行冷加工,需要记忆什么形态,就制成什么形状,只要把需要件加热到转变温度之上,合金部件记忆的形状就固定了。

同样,在潜艇、飞船等要求精度高、管道复杂的零部件加工中,人们就利用镍钛合金有记忆形状和转变温度的特性,先根据形态需要进行冷加工,然后根据合金部件记忆的形状进行热处理,恢复到需要形状,同时合金部件转变温度使部件收缩,需要连接的部件牢固可靠。

镍钛合金还用在人造卫星的自展天线上,当人造卫星发射远离地球进入轨道后,由于太阳照射增多、温度升高,卫星天线便会自动伸展出来。

记忆金属还有广阔的领域等待人们去开拓,前景十分美妙。