Ni-Ti形狀記憶合金價格昂貴,加工困難,這大大地限制了它在工程上的應(yīng)用,而鐵基形狀記憶合金具有成本低廉、記憶性好、易成材、強度高等優(yōu)點,故有望成為廣泛應(yīng)用的新型智能材料。近年來,為了克服鐵基形狀記憶合金耐蝕性較差等問題,國內(nèi)外大力開展在Fe-Mn-Si系合金中添加Cr、Ni等元素來改善合金耐蝕性的研究,還通過在合金中加入N、V、Ti、Nb及Er來提高合金的綜合性能,使鐵基形狀記憶合金不銹鋼成為未來開發(fā)和應(yīng)用的重要方向。據(jù)報道,日本東北大學(xué)新近開發(fā)成功的鐵基形狀記憶合金Fe-Ni-Co-Ti-Al,用Al取代鐵基形狀記憶合金中的部分Ti,并添加了其他的一些合金元素,經(jīng)適當(dāng)?shù)男巫儫崽幚砗?,在室溫下具有橡皮一樣的彈性,其彈性變形率可高達10%~l3%,并具有很高的強度。
鐵基形狀記憶合金在管道連接、形狀記憶夾具、緊固件等方面表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。鐵基形狀記憶合金管接頭用于管道的連接、密封、堵漏,具有可避免管道內(nèi)防腐層的破壞和焊接熱影響區(qū)的電化學(xué)腐蝕等優(yōu)點。例如,有研究將Fe-30Mn-5Si-17Cr-6Ni-19Co鐵基形狀記憶合金用于潛艇高壓空氣系統(tǒng)管接頭,結(jié)果表明該管接頭密封性良好,且具有良好的耐蝕性,其腐蝕率僅為0.0011g/(m2?h),與超低碳不銹鋼腐蝕率相當(dāng)。另有研究將鐵基形狀記憶合金管接頭用于油田管道連接,經(jīng)對接頭進行水壓和拉拔試驗,其密封性能、耐壓性能和抗拉拔性能均可滿足工程的技術(shù)要求;對含有環(huán)氧粉末內(nèi)防腐涂層管道的鐵基形狀記憶合金管道接頭進行了水壓、拉拔和耐壓性試驗,并在不同的介質(zhì)中浸泡20天進行了腐蝕試驗,經(jīng)400℃空氣爐中分別恒溫2h、3h、4h進行了氧化試驗,各種試驗結(jié)果均表明,該形狀記憶合金管接頭的使用使系統(tǒng)的密封性能、耐壓性能和抗拉撥性能都得到了顯著的提高,且耐蝕性及抗氧化性能優(yōu)良,可以滿足低壓輸送管道工程上的應(yīng)用。
鐵基形狀記憶合金還可用來修復(fù)大型鑄鐵構(gòu)件的裂縫或裂紋。研究表明,采用鐵基形狀記憶合金扣合鍵修復(fù)鑄鐵構(gòu)件上的裂縫,扣合鍵抗拉強度高、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便,技術(shù)要求低;若使用多個形狀記憶合金扣合鍵,被修復(fù)構(gòu)件受力均勻且基本不受機件溫度變化影響;而且,由于扣合鍵與機件的電位基本相當(dāng),其電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象也很微弱。
研究工作還表明,鐵基形狀記憶合金用于螺母可以大幅度提高螺紋的自鎖摩擦力矩,因而可廣泛地應(yīng)用于如汽車、飛機、發(fā)動機等振動劇烈零部件的連接。對比試驗顯示,普通螺母在振動10000次后發(fā)生松動,而形狀記憶合金防松螺母的振動壽命達到了50000次。而且,鐵基形狀記憶合金可有效地改善各螺紋牙間的受力狀況,因而形狀記憶合金螺母不僅具有良好的防松性能,并具有一定的防斷性能。