超低温合金

3.2.2　超低温合金

超低温技术是指能够获得接近于绝对零度低温的技术，它是有着广阔应用前景的新技术之一。而超低温结构材料——超低温合金则是其不可缺少的基础之一。

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泰坦尼克为何如此“脆弱”？

现代研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船在北大西洋与冰山相撞后迅速沉没，就是由于那时所用的钢材中硫、磷含量高，在冰冷的海水中与冰山碰撞发生脆性断裂所致。如果当时就有了超低温材料，泰坦尼克定不会如此轻易就沉没。

1.超低温对于材料的特殊要求

通常，我们把常温以下直至绝对零度的较大温度范围称为低温。针对不同的用途，必须使用与之相适应的不同合金材料。因此，在特定的低温领域内，随着对材料的要求的提高，就必须相应的开发出新的超低温合金材料。

超低温技术对所用的材料的特性要求比一般材料高而复杂，主要表现在以下两个方面：

①防止低温脆性。一般合金在低温下强度会增加，但延伸率、断面收缩率、抗冲击性能等都会下降，从而产生脆性破坏。防止低温脆性的一种方法是添加金属镍，例如添加13%的镍，可以使钢材在低于液氦温度时不会出现低温脆性。另一种方法是采用面心立方结构的金属，如铝合金、奥氏体系不锈钢等。

②在低温下具备一定的热稳定性能。低温构件在经历低温和室温之间反复多次变化后容易发生热变形。要防止这种现象，就要求低温合金热膨胀系数尽可能小。低温下强度和韧性都较好的不锈钢、铝合金的热膨胀系数却都较大，因此，低膨胀合金，如铁镍合金、钛合金的开发研究开始越来越多地受到关注。

2.常见的超低温材料

（1）低温铝合金

低温铝合金主要指适合于低温环境使用的大多数固溶强化铝合金及一些沉淀硬化铝合金。

它主要应用于航天飞机及火箭动力装置的液氢（20K）、液氧（90K）储箱，以及低温超导磁体的结构支撑件等。

（2）低温铜合金

黄铜、白铜等铜合金多用于低温实验装置及特殊的器件，其加工性能很好。

（3）低温钛合金

低温钛合金主要指适合低温下使用的α钛合金、β钛合金和α-β钛合金。