浅谈形状记忆合金
引言：时代的发展与材料的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。现如今材料的研究越来越专业化，并且逐渐倾向于功能化、多样性。例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。
一、形状记忆合金及形状记忆效应
形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记
忆材料中较为重要的材料之一。形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界
温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。
1、形状记忆合金分类
到目前为止，被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中加入和调整一些合金元素的量，使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来，应用在各行各业，以满足各种不同的特殊需求。
（a）Ti-Ni形状记忆合金开发的最早，形状记忆效应最稳定，相对比较成熟，已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。但由于其原材料Ni?、Ti价格昂贵，且加工成本高等因素，其应用受到限制。
（b）Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类，但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。
（c）Fe基形状记忆合金发展较晚，成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多，易于加工，在应用方面具有明显的竞争优势，被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料，受到广泛的关注。
2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件
（a）马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型，即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的
（b）合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构
（c）马氏体相变在晶体学上是完全可逆的
3、状记忆效应的分类
（a）单程记忆效应
形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。
（b）双程记忆效应
某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。
（c）全程记忆效应
加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。
二、形状记忆金属材料的发展历程
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。??
1963年，美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现，在高于室温较多的某温度范围内，把一种镍-钛合金丝烧成弹簧，然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状，再放在40 ℃以上的热水中，该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现，某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度；在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到转变温度以下，人为地改变其形状后再加热到转变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。
1969年，镍--钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。人们采用了一种与众不同的管道接头装置。为了将两根需要对接的金属管连接，选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金，在高于其转变温度的条件下，做成内径比待对接管子外径略微小一点的短管(作接头用)，然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩大，再把连接好的管道放到该接头的转变温度时，接头就自动收缩而扣紧被接管道，形成牢固紧密的连接。美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钛合金接头，从未发生过漏油、脱落或破损事故。
1969年7月20日，美国宇航员乘坐“阿波罗”11号登月舱在月球上首次留下了人类的脚印，并通过一个直径数米的半球形天线传输月球和地球之间的信息。这个庞然大物般的天线是怎么被带到月球上的呢?就是用一种形状记忆合金材料，先在其转变温度以上按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放置于月球后，
在阳光照射下，达到该合金的转变温度，天线“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球。
再来看一看我国对形状记忆合金的研究。我国从上世纪70年代末才开始对形状记忆合金展开研究,起步较晚,但起点较高,在材料冶金学方面,特别是实用形状记忆合金的炼制水平已得到国际学术界的认可,在应用开发上也有一些独到的成果。但是,由于研究条件的限制,在形状记忆合金的基础理论和材料科学研究方面,我国与国际先进水平尚有一定差距,尤其是在形状记忆合金产业化和工程应用方面与国外差距较大。
三、形状记忆合金的特性
1、形状记忆效应：合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状保持记忆，这种效应称为形状记忆效应。??
2、超弹性：在高于Af点、低于Md点的温度下施加外应力时产生应力诱发马氏体相变,卸载就产生逆相变,应变完全消失,回到母相状态,表观上呈现非线性拟弹性应变,这
种现象称为超弹性。??
3、高阻尼特性：形状记忆合金在低于Ms点的温度下进行热弹性马氏体相变，生成大量马氏体变体(结构相同、取向不同)，变体间界面能和马氏体内部孪晶界面能都很低，易于迁移，能有效地衰减振动、冲击等外来的机械能，因此阻尼特性特别好。??
4、耐磨性：在形状记忆合金中，Ti-Ni合金在高温(CsCl型体心立方结构)状态下同时具有很好的耐腐蚀性和耐磨性。可用作在化工介质中接触滑动部位的机械密封材料，原子能反应堆中用做冷却水泵机械密封件。
5、逆形状记忆特性：将Cu-Zn-Al记忆合金在Ms点上下的很小温度范围内进行大应变量变形,然后加热到高于Af点的温度时形状不完全恢复，但再加热到高于200oC时却逆向地恢复到变形后的形状，称为逆形状记忆特性。
6、电阻特性：对于初始组织为马氏体的Ni-Ti合金,在拉伸过程中电阻与应变之间呈线性关系;对于初始组织为奥氏体或奥氏体、马氏体两者混合的Ni-Ti合金,当发生应力诱发马氏体相变后,曲线的斜率降低,相变前后电阻-应变关系保持线性关系。?
四、形状记忆合金材料的应用
形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。
1、航空航天工业
形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由
于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。欧洲和美国还正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料，一种叶片的轨迹控制器是现在已有的产品，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，大大改善了震动情况。形状记忆合金材料还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。
形状记忆合金材料广泛地应用于航天航空领域不但可以提高相关设备的性能，也可以为远距离的信息传输架设桥梁，为我们更好了解地球以外的广阔天地做出贡献。
2、机械电子产品
1970 年美国用形状记忆合金制作 F-14 战斗上的低温配合连接器，随后有数以百万以上的连件的应用。形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65~300℃可靠地工作。已开出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接[6]。
将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。在机械制造过程中，各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上，现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具，这种装置叫驱动汽缸，它具有效率高灵活，装夹力大等特点。
3、生物医疗
用于医学领域的 Ni-Ti合金是医用生物材料的佼佼者，在临床医学和医疗器械等方面广泛应用。除了拥有形状记忆效应或超弹性外，还满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi 可与生物体形成稳定的钝化膜。在医学上 TiNi 合金主要应用有：
(a)牙齿矫形丝用超弹性 TiNi 合金丝和不锈钢丝做的牙齿矫正丝，其中用超弹性TiNi 合金丝是最适宜的。通常牙齿矫形用不锈钢丝 CoCr 合金丝，但这些材料有弹性模量高，弹性应变小的缺点。为了给出适宜的矫正力，在矫正前就要加工成弓形，而且结扎固定要求熟练。如果用 TiNi 合金作牙齿矫形丝，即使应变高达10%也不会产生塑性变
形，而且应力诱发马氏体相变(stress-induced martensite)使弹性模量呈现非线型特性，即应变增大时矫正力波动很少。这种材料不仅操作简单，疗效好，也可减轻患者不适感。
(b) 脊柱侧弯矫形各种脊柱侧弯症(先天性、习惯性、神经性、佝偻病性、特发性等)疾病，不仅身心受到严重损伤，而且内脏也受到压迫，所以有必要进行外科手术矫形。目前这种手术采用不锈钢制哈伦敦棒矫形，在手术中安放矫形棒时，要求固定后脊柱受到的矫正力保持在30~40kg以下，一但受力过大，矫形棒就会破坏，结果不仅是脊柱，而且连神经也有受损伤的危险。同时存在矫形棒安放后矫正力会随时间变化，大约矫正力降到初始时的30%时，就需要再进行手术调整矫正力，这样给患者在精神和肉体上都造成极大痛苦。采用形状记忆合金制作的哈伦顿棒，只需要进行一次安放矫形棒固定。如果矫形棒的矫正力有变化，以通过体外加热形状记忆合金，把温度升高到比体温约高5℃，就能恢复足够的矫正力。
另外，外科中用 TiNi 形状记忆合金制做各种骨连接器、血管夹、凝血滤器以及血管扩张元件等。同时还广泛应用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿科、妇科等，随着形状记忆的发展，医学应用将会更加广泛。
4、建筑和工业
利用形状记忆合金的伪弹性性能和动阻尼特性，形状记忆合金被用于被动控制结构受地震影响，起到抗震的作用。应运于结构振动的主动阻尼控制等。
在机械零件的连接、管道的连接,飞机的空中加油的接口处，用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8%，装配时将这种套管从液氮取出,把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，利用电加热改变温度,接口处记忆合金变形，套管收缩即形成紧固密封，远胜于焊接，特别适合用于航空、航天、核工业及船舰和海底输油管道等。[1]利用记忆合金的感温驱动双重功能，制作机器人、机械手，体型微小，结构紧凑。在建筑领域，利用形状记忆合金制成阻尼耗能装置、隔震装置、结构加固元件。
5、日常生活
(a) 防烫伤阀在家庭生活中，已开发的形状记忆阀可用来防止洗涤槽中、浴盆和浴室的热水意外烫伤；这些阀门也可用于旅馆和其他适宜的地方。如果水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度(大约 48℃)时，形状记忆合金驱动阀门关闭，直到水温降到安全温度，阀门才重新打开。
(b)?眼镜框架在眼镜框架的鼻梁和耳部装配 TiNi 合金可使人感到舒适并抗磨损，由于 TiNi 合金所具有的柔韧性已使它们广泛用于改变眼镜时尚界。用超弹性 TiNi 合
金丝做眼镜框架，即使镜片热膨胀，该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片。这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大，而普通的眼镜框则不能做到。
(c) 移动电话天线和火灾检查阀门使用超弹性TiNi金属丝做蜂窝状电话天线是形状记忆合金的另一个应用。过去使用不锈钢天线，由于弯曲常常出现损坏问题。使用TiNi 形状记忆合金丝移动电话天线，具有高抗破坏性受到人们普遍欢迎。因此常用来制作蜂窝状电话天线和火灾检查阀门。火灾中，当局部地方升温时阀门会自动关闭，防止了危险气体进入。这种特殊结构设计的优点是，它具有检查阀门的操作，然后又能复位到安全状态；这种火灾检查阀门在半导体制造业中得到使用，在半导体制造的扩散过程中使用了有毒的气体；这种火灾检查阀也可在化学和石油工厂应用。
五、形状记忆合金材料的未来前景
在形状记忆合金的实用化进程中,急需积累并分析关于材料特性、功能可靠性、生物相容性和细胞毒性等方面的基础数据资料。可以预言,随着对SMA?研究的进一步深化,传统的机电一体化系统完全有可能发展成为材料电子一体化系统。?用途：航天领域在室温下用形状记忆合金制成抛物面天线，然后把它揉成直径5厘米以下的小团，放入阿波罗11号的舱内，在月面上经太阳光的照射加热使它恢复到原来的抛物面形状。这样就能用空间有限的火箭舱运送体积庞大的天线了。
1、形状记忆合金在各方面的具体发展：
（a）汽车：后雾灯罩、手动变速箱的防噪音装置、燃料蒸发气体排出控制阀
（b）电子设备：电子炉灶换气门的开闭器、空调风向自动调节器、咖啡牛奶沸腾感知器、电饭锅压力调节器、电磁调理器过热感知器、温泉浴池调理器等
（c）安全器具：过热报警器、火灾报警器、烟灰缸灭火栓等
（d）医疗方面：人工牙根、牙齿矫正丝、导线等
（e）生活用品：自动干燥库门开闭器、卫生间洗涤器水管转换开关、空调进出口风向调节器、浴池保温器、玩具、路标方向指示转换器、家庭换气门开闭器、防火挡板、净水器热水防止阀、恒温箱混合水栓温度调节阀、眼镜固定件、眼镜框架、胸罩丝、钓鱼线、便携电话天线、装饰品等。
2、形状记忆合金的发展趋势
（a）铁基形状记忆合金。因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注.最近的研究工作包括相变机制和影响因素,主要是通过选择合适的合金成分配比和摸索恰当的制备
工艺提高和改善Fe-Mn-Si系合金性能. .
（b）高温形状记忆合金。NiTi和CuZnAl合金都只能在100℃以下使用。但在相当多的情况下，如防火装置，汽车发动机的记忆合金元件的工作温度均超过100℃。在核反应
堆工程中，记忆合金热动元件的动作温度高达600℃，因而研制高温形状记忆合金就成为一个主要发展方向[3]。高温用形状记忆合金在热驱动器、继电器及核工业等高温领域具有非常广阔的应用前景.
（c）磁性形状记忆合金。磁性形状记忆合金可以在磁场的作用下输出较大应变,同时将记忆合金的工作频率从温控状态的1Hz左右(TiNi记忆合金薄膜的热驱动工作频率最高可达100Hz),提高到磁控状态下的300Hz以上。利用磁驱动记忆合金的这些功能特性,制成的传感和驱动元件在石油、电子和航空航天等工业领域有着重要的应用前景。
除以上所述外，正在研究的还有宽滞后形状记忆合金、窄滞后形状记忆合金、形状记忆合金薄膜、高屈服限形状记忆合金、低应力滞后形状记忆合金和低温拟弹性形状记忆合金等。
六、我对记忆合金以及新材料的看法和感想
通过对“走进材料世界”的学习，我对新型材料有了系统全面的了解，同时开阔了视眼，对新型材料在生活中应用充满期待。材料、能源和住处是当今国际社会公认的人类现代化文明的三大支柱。纵观人类发展的历史，可以清楚地看到，材料是人类进行生产斗争最根本的物质基础。每一种重要的新材料的发现和应用，都可以把人类与自然的斗争的能力提高到一个新的水平。每一项重大的新技术的创造与发明，往往都有赖于新材料的发展。反之，材料科学技术的每一次重大突破，都会引起一场生产技术的革命，从而大大加速社会发展的进程，并给社会生产和人类生活带来巨大的变化。
从课上老师对材料世界的讲解，我粗略了解了一些新材料，它们有着无穷的魅力，它们的各种性能就像是魔术一样奇妙，让人觉得不可思议，在继续深入的学习中，我看到了新材料在各个领域的作用，更是让我感觉到未来世界是新材料的世界，人类的发展更是离不开新材料。据统计记忆合金目前已发展到几十种，在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途，而且发展趋势十分可观。从这些研究可以看出我们正在向新材料世界大步迈进，不过我们仍需要将这一步迈的更大更远。
其实，科技已经融入了我们的生活中。科技的飞速发展使我们的生活发生着日新月异的变化，形状记忆合金作为一种新型材料早已渗透到我们生活当中。现如今如何发掘出其更加优越的技能，如何使其应用到更为广阔的领域，是科学工作者目前所要攻克的难题。并且我始终坚信我国在记忆合金或者其他新材料方面会有更好的发展，更美好的前景。
通地这次学习，我对新材料在现代生活中的应用充满希望，作为一名专业不与此课程相关的学生，这段时间的学习让我大开眼界，我会在以后的学习中保持对新型材料的关注，并将新型材料观念传播给更多的人。
浅谈形状记忆合金 引言：时代的发展与材料的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。现如今材料的研究越来越专业化，并且逐渐倾向于功能化、多样性。例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。 一、形状记忆合金及形状记忆效应 形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记 忆材料中较为重要的材料之一。形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界 温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。 1、形状记忆合金分类 到目前为止，被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中加入和调整一些合金元素的量，使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来，应用在各行各业，以满足各种不同的特殊需求。 （a）Ti-Ni形状记忆合金开发的最早，形状记忆效应最稳定，相对比较成熟，已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。但由于其原材料Ni?、Ti价格昂贵，且加工成本高等因素，其应用受到限制。 （b）Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类，但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。 （c）Fe基形状记忆合金发展较晚，成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多，易于加工，在应用方面具有明显的竞争优势，被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料，受到广泛的关注。 2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件 （a）马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型，即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的 （b）合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构
形状记忆材料 摘要：材料是现代社会发展的三大支柱产业之一，本文介绍了形状记忆材料的概念，发展历史，记忆效应产生的原理和分类应用。形状记忆材料主要分为三种：形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物。由于形状记忆效应的独特记忆效应的性质，广泛的应用于工业领域和医学领域。 关键词：形状记忆材料、记忆效应、形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物一．引言 材料、信息、能源被称为现代社会发展的三大支柱产业，材料对当代社会的进步和发展起着十分重要的作用。科技的不断进步对材料各个方面的性能的要求越来越高，智能化的材料已经成为一种趋势，而形状记忆材料的更是引起了国内外的研究热潮。 自上个世纪以来，形状记忆材料独特的性能引起了人们的极大的兴趣。由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高温复形变、良好的抗震性和适应性等优异性能，有着传统驱动器不可比拟的性能优点，形状记忆合金由于具有许多优异的性能，而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。 二．形状记忆材料的概念 形状记忆材料[1]（shape memory materials ，简称SMM）是指具有一定初始形状的材料经过形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理或化学刺激处理又恢复成初始形状的材料。 三．形状记忆材料的发展史 1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了“记忆”效应，即合金形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般的回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。 1938，当时的美国在Cu-Zn合金里发现了马氏体的热弹件转变，随后前诉苏联对这种行为进行了研究。 1951年美国的里德等人在金镉合金中也发现了形状记忆效应，然而在当时，
记忆的基本过程包括识记、保持、再认和回忆，每一过程又有其不同的特点和规律。 一、识记 (一)什么是识记 识记是人脑通过对事物的特征进行区分、识别并留下一定印象的过程。是记忆的起始环节，是获得事物映象和经验的首要过程。识记效果直接影响着以后的保持、再认和回忆。因此，了解识记规律，有助于改善记忆效果。 (二)识记的种类 1.根据识记的目的性、自觉性及意志努力的程度，可把识记分为无意识记和有意识记。 (1)无意识记。无意识记也叫不随意识记，是没有明确的目的，也不需要意志努力，自然而然发生的识记。在日常生活中，有时虽然没有给自己提出明确的识记目的和任务，也没有付出特殊的意志努力和采取专门的措施来识记某些事物，但这些事物都自然而然地保留在大脑中,成为一个人知识经验的组成部分,这就是无意识记。所谓“潜移默化”、“耳濡目染”等都是无意识记的结果。 无意识记在人的实际活动中具有积极的意义和作用，人的相当一部分知识经验是通过无意识记获得的。在教学中正确组织学生的无意识记，让学生轻松愉快地学习，收到良好的记忆效果。因此，在教学中教师正确地组织和适当地运用无意识记是必要的。 无意识记具有极大的选择性。一般情况下，进入无意识记的内容具有两个特点：一是作用于人的感觉器官的刺激具有重要的意义；二是符合人的需要、兴趣以及能产生较强烈情绪体验的内容。具备这些条件的信息才能进入无意识记，所以，无意识记具有极大的偶然性、片面性，单凭无意识记不能迅速获得系统的知识经验。 (2)有意识记。有意识记也叫随意识记，是事先有预定目的，必要时还需要一定意志努力的识记。识记的目的性决定了识记过程是对识记内容的一个积极主动的编码过程。在教学中教师给学生提出识记某些定理、公式、历史事件或外语单词的任务，这时学生不仅有了明确的识记目的，而且会采用一定的方法和措施，经过一定的努力进行识记，这种识记就是有意识记。人们掌握系统的科学知识，主要靠有意识记，所以，有意识记在学习和工作中占有重要的地位。 人的知识经验都是通过有意识记和无意识记获得的。就识记效果而言，有意识记优于无意识记。作为教师，了解识记的这一规律，有助于在教学过程中加强对学生的学习目的性教育，合理地给学生布置任务，使有意识记和无意识记结合起来，以达到良好的教学效果。 2.根据理解的程度，可把识记分为机械识记和意义识记。（1）机械识记。机械识记是在识记材料本身无内在联系或对识记材料没有理解的情况下，按照材料的顺序，通过机械重复的方式而进行的识记。机械识记的基本条件是多次重复或复习。如对无意义的音节、人名、地名、历史年代、数字、不理解的词语等的识记。这种识记具有被动性，但能够防止对记忆材料的歪曲。对学生而言，这种识记是必要的，因为有些学习内容，如历史名称、专有名词等需要以机械重复的方式才能记住。也有些内容，由于学生知识经验的局限性，暂时不能完全理解，也必须进行机械识记。机械识记在学生学习中有着突出的意义。（2）意义识记。意义
浅谈形状记忆合金材料 引言：时代的发展与材料的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。现如今材料的研究越来越专业化，并且逐渐倾向于功能化、多样性。例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。 一、形状记忆合金及形状记忆效应 形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记忆材料中较为重要的材料之一。形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。 1、形状记忆合金分类 到目前为止，被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu 基与Fe基三种。在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中加入和调整一些合金元素的量，使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来，应用在各行各业，以满足各种不同的特殊需求。
（a）Ti-Ni形状记忆合金开发的最早，形状记忆效应最稳定， 相对比较成熟，已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。但由于其原材料Ni 、Ti价格昂贵，且加工成本 高等因素，其应用受到限制。 （b）Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类，但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和 Cu-Al-Ni两种。 （c）Fe基形状记忆合金发展较晚，成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多，易于加工，在应用方面具有明显的竞争优势，被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料，受到广泛的关注。 2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件 （a）马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型，即马氏体与母 相之间的界面的移动是完全可逆的 （b）合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构 （c）马氏体相变在晶体学上是完全可逆的 3、状记忆效应的分类 （a）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 （b）双程记忆效应
形状记忆材料 一、材料简介 形状记忆材料是指具有形状记忆效应的工程材料，是一种智能型多功能材料，集敏感和驱动功能于一体，输入热量就可对外做功。在各工程技术、医学领域有着广阔的应用前景。 该材料是具有一定形状的固体在一定条件下经一定塑性变形后，当加热至一定温度时又可完全恢复至原形状的新型材料。即它能记忆母象的形状，具有SME 的合金，称为记忆合金（SMA）。 形状记忆效应是1951年美国Read等人在AUCD合金中首先发现的，1953年在 R8-合金中也发现了同样现象，但当时并没有过多的引人注目。直到1964年美国Buehler等人在Ti-Ni合金中发现形状记忆效应后，该新型材料才受到世界瞩目，科学家们才逐步开展起对它的研发和利用。20世纪60年代中期出现了Ti-Ni合金制造的人造卫星天线和能量转换热机。1970年在形状记忆合金历史上有两项重大突破:一是Ti-Ni合金管接头在F14飞机油压管路连接上大量应用,这是形状记忆合金的第一个批量产品；二是日本大阪大学清水和大塚对所发现的形状记忆合金进行综合研究后发现这些合金有共性：它们都有热弹性马氏体相变。 形状记忆合金的制造一般需要熔铸、加工、成形、形状记忆处理等几大步骤。形状记忆高分子的制法与普通高分子的制法基本相同，既可以采用浇注法直接制得制品，也可以采用双螺杆挤出机，先制得粒料然后再注射成型。对于热塑性的形状记忆高分子多采用先制成粒料再成型的方法。成型前粒料必须除去水分，否则会使物性下降，外观变差。对于热固性的形状记忆高分子则多采用浇注法、固化脱模后硫化即得具有“原始形状”的制品，再经二次成型得形状记忆高分子。 制造工艺图如下： 铸锭均匀化热锻热轧 热旋热拉最终热处理 中间退火冷拉
记忆的过程 记忆的基本过程包括识记、保持、再认和回忆,每一过程又有其不同的特点和规律。 一、识记 (一)什么是识记 识记是人脑通过对事物的特征进行区分、识别并留下一定印象的过程。是记忆的起始环节,是获得事物映象和经验的首要过程。识记效果直接影响着以后的保持再认和回忆。因此,了解识记规律,有助于改善记忆效果。 (二)识记的种类 1.根据识记的目的性、自觉性及意志努力的程度,可把识记分为无意识记和有意识记。 (1)无意识记。无意识记也叫不随意识记,是没有明确的目的,也不需要意志努力,自然而然发生的识记。在日常生活中,有时虽然没有给自己提出明确的识记目的和任务,也没有付出特殊的意志努力和采取专门的措施来识记某些事物,但这些事物都自然而然地保留在大脑中,成为一个人知识经验的组成部分,这就是无意识记。所谓“潜移默化”、“耳濡目染”等都是无意识记的结果。 无意识记在人的实际活动中具有积极的意义和作用,人的相当一部分知识经验是通过无意识记获得的。 无意识记具有极大的选择性。一般情况下,进入无意识记的内容具有两个特点： 一是作用于人的感觉器官的刺激具有重要的意义;二是符合人的需要、兴趣以及能产生较强烈情绪体验的内容。具备这些条件的信息才能进入无意识记,所以,无意识记具有极大的偶然性、片面性,
单凭无意识记不能迅速获得系统的知识经验。 (2)有意识记。有意识记也叫随意识记,是事先有预定目的,必要时还需要一定意志努力的识记。识记的目的性决定了识记过程是对识记内容的一个积极主动的编码过程。在教学中教师给学生提出识记某些定理、公式、历史事件或外语单词的任务,这时学生不仅有了明确的识记目的,而且会采用一定的方法和措施,经过一定的努力进行识记,这种识记就是有意识记。人们掌握系统的科学知识,主要靠有意识记,所以,有意识记在学习和工作中占有重要的地位。 人的知识经验都是通过有意识记和无意识记获得的。就识记效果而言,有意识记优于无意识记。 2.根据理解的程度,可把识记分为机械识记和意义识记。(1)机械识记。机械识记是在识记材料本身无内在联系或对识记材料没有理解的情况下,按照材料的顶序,通过机械重复的方式而进行的识记。机械识记的基本条件是多次重复或复习，如对无意义的音节、人名、地名、历史年代、数字、不理解的词语等的识记。这种识记具有被动性,但能够防止对记忆材料的歪曲。对学生而言,这种识记是必要的,因为有些学习内容,如历史名称、专有名词等需要以机械重复的方式才能记住。也有些内容,由于学生知识经验的局限性,暂时不能完全理解,也必须进行机械识记。机械识记在学生学习中有着突出的意义。 (2)意义识记。意义识记也称理解识记,是在对识记内容理解的基础上,依据事物的内在联系所进行的识记。意义识记的基本条件是理解。理解是对材料的一种加工,根据人已有的知识经验,通过分析、比较、综合、概括,来反映识记材料的内涵以及各部分之间的关系,并将其纳入已有的知识体系之中。理解了的识记材料,记得快、记得牢,也容易提取。
过目不忘的记忆方法 过目不忘的记忆方法1 一、明确近期记忆目标 人不管做什么事，都要有目标。这个目标，诱惑着人，引导着人，使人步入更高的境界。同样，家长必须使孩子清醒地意识到，自己的学习总是有一定的目标的，这是成功地改进记忆效能的一个前提和基础。 那么，如何确立记忆的近期目标呢? 关键是要学会安排记忆进程，把长远目标划分成若干不同的近期目标，一个一个地实现，一个一个地跨跃。每当达到了一个近期目标，就能增强信心，改进记忆效能，提高记忆速度。 当达到了所有的近期目标后，苦心积虑所要追求的长远目标也就胜利在望了。而对长远目标的靠近，无疑会更强有力地刺激记忆效能，从而更有效地提高记忆能力。 例如，一个小学生要学习英语，倘若笼统地确立一个目标，期末考个好成绩，那他会觉得时间还很遥远;如果确定不同的近期目标，先完成容易的部分，如每天学习10个名词，进而掌握动词、形容词、副词等，他就会感到信心十足，感到学习语言不再是枯燥乏味的工作。 每一次克服了困难，每一次获得了成功，自信心便会随之增长，而自信心同时又鼓舞他去争取更大的成功。
各种各样的学习和记忆活动，都可以运用这种方法，化整为零，使长远目标分解成若干不同的近期目标，由易而难，由浅入深，不断地刺激学习兴趣，增强记忆力。在学习过程中，小学生给自己提出一个记忆目标，充分利用有意记忆，可以使记忆效果大大提高。 二、在理解基础上进行记忆 在积极思考、达到深刻理解的基础上记忆材料的方法，叫做理解记忆法。理解记忆的基本条件是对材料进行思维加工。有些材料，如科学概念、范畴、定理、法则和规律、历史事件、文艺作品等，都是有意义的。 人们记忆这类材料时，一般都不采取逐字逐句强记硬背的方式，而是首先理解其基本含义，即借助已有的知识经验，通过思维进行分析综合，把握材料各部分的特点和内在的逻辑联系，使之纳入已有的知识结构，以便保持在记忆中。 理解记忆的全面性、牢固性、精确性及迅速有效性，依赖于小学生对材料理解的程度。理解记忆的效果优于机械记忆。 德国著名心理学家艾宾浩斯在做记忆的实验中发现：为了记住12个无意义音节，平均需要重复25次;为了记住36个无意义音节，需重复54次;而记忆六首诗中的480个音节，平均只需要重复8次!这个实验告诉我们：凡是理解了的知识，就能记得迅速、全面而牢固。
第七章形状记忆材料 形状记亿材料是一种特殊功能材料，这种集感知和驱动于一体的新型材料可以成为智能材料结构，而备受世界瞩目。1951年美国Read等人在Au—Cd合金中首先发现形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME)。1953年在In—T1合金中也发现了同样的现象，但当时未能引起人们的注意！直到1964年布赫列等人发现Ti—Ni合金具有优良的形状记忆性能，并研制成功实用的形状记忆合金“Nitinol”,引起了人们的极大关注，世界各国科学工作者和工程技术人员进行了广泛的理论研究和应用开发。形状记忆合金已广泛用于人造卫星天线、机器人和自动控制系统、仪器仪表、医疗设备和能量转换材料。近年来，又在高分子聚合物、陶瓷材料、超导材料中发现形状记忆效应，而且在性能上各具特色，更加促进了形状记忆材料的发展相应用。 第一节形状记忆效应 一、形状记忆效应 具有一定形状的固体材料，在某一低温状态下经过塑性变形后，通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复到初始形状的现象，称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。例如，在高温时将处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变形成另一种形状，然后加热到高温相成为稳定状态的温度时通过马氏体逆相变会恢复到低温塑性变形前的形状。具有这种形状记忆效应的金属，通常是由2种以上的金属元素构成的合金，故称为形状记忆合金(Shape Memory Alloys ，简称SMA)。 形状记忆效应可分为3种类型：单程形状记忆效应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应。图4—l表示3种不同类型形状记忆效应的对照。所谓单程形状记忆效应就是材料在高温下制成某种形状，在低温时将其任意变形，再加热时恢复为高温相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。若加热时恢复高温相时的形状，冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降自发可逆的反复恢复高低温相形状的现象称为双程形状记忆效应。当加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的高温相形状的现象称为全程形状记忆效应。它是一种特殊的双程形状记忆效应，只能在富Ti-Ni合金中出现。
形状记忆材料起源与应用 材料化学091 谢俊 形状记忆材料是近年发展起来的一种新型功能材料，由于它具有非常特异翻的性能，科学家已将他应用到各个领域。 （一）起源 1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首先观测到合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，他又可以变回到原来的形状。 1962年，美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验，他们发现这些合金丝弯弯曲曲，使用起来很不方便，于是就把这些合金丝一根根拉直。在试验过程中，奇怪的现象发生了，他们发现，当温度升到一定的数值时，这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态，他们是善于观察的有心人，又反复做了多次试验，结果证实了这些细丝确实具记忆。 美国海军研究所的这一发现，引起了科学界的极大兴趣，大量科学家对此进行了深入的研究。发现铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。人们可以在一定的范围内，根据需要改变这些合金的形状，到了某一特定的温度，它们就自动恢复到自己原来的形状，而且这“改变--恢复”可以多次重复进行，不管怎么改变，它们总是能记忆自己当时的形状，到了这一温度，就丝毫不差地原形再现。人们把这种现象叫作形状记忆效应，把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金，简称记忆合金。 （二）应用 （1）工程应用 形状记忆合金在工程上的应用很多，很早的应用就是造各种结构件，如紧固件、连接件、密封垫等。另外，也可以用于一些控制元件，如一些与温度有关的传感及自动控制。 形状记忆合金一面世，就为航空工业立了一功。如美国F-14战斗机，平均每架要用800个形状记忆合金接头。自1970年以来美国海军飞机使用了几十万个这样的管接头，没出现过一次失败的记录。用形状记忆合金做管接头的办法：先在转变温度以上，把镍钛合金管接头按密封要求尺寸进行加工，使它的内径比所要连接管子的外径小4%；然后在液氮低温下将管接头直径扩大，使它的内径
记忆力不是生来就有的，主要是在生活和学习中逐渐培养和发展起来的。只要有意识地加以培养，每个人的记忆都可以得到发展和提高。马克思的记忆力是相当惊人的，但他仍然采用背诵拉丁字母组成的无意义音节的方法，锻炼和发展自己的记忆力。那么怎样才能提高记忆力呢？ （1）使用和掌握良好的记忆方法，将会使你的记忆效果显著。记忆的方法很多，但必须根据不同的记忆内容采取适当的方法。 ①使用记忆法。 这是一种通过使用来增强记忆的方法。使用既是一种学习过程，又是一种重复过程。例如，记英语单词，仅仅用心记还不能加深印象，关键的是要使用，如果你能用它经常与人对话或给国外的朋友写信，你的单词一定记得很牢。 ②分类记忆法。 把记忆对象按照其性质、特征、内容联系，归并分类，使它们系统化、条理化，就便于记忆。比如，记忆外语单词，把职业（教师、学生、工人、农民、科学家、艺术家），学校（小学、中学、大学），亲属（祖父、祖母、父、母、兄弟、姐妹），方向（东西南北），季节（春夏秋冬）等等分门别类，这样就容易记住。学习功课时，在一个单元结束后，进行系统整理，使内容融会贯通，也可以提高记忆效果。 ③列表记忆法。 列表便于把杂乱的记忆对象条理化，这样提取时方便，尤其是对复杂的数字、词语等。 ④循环记忆法。 把所要记忆的材料分成若干小组，依次排列，每次一组，不断返回去复习和巩固前面的材料。这样周而复始地记忆，使记忆信号反复再现，能使人的记忆持久。 ⑤阅读记忆法。 精读和泛读一些与自己关心的事物有关的文章或报刊以加强记忆。 ⑥合成记忆法。 把显得零散的材料组合起来记忆。例如，单独理解记忆“弼”这个字，就不如与孙悟空被封为“弼马温”联合起来理解记忆更便捷。 ⑦全体学习法、分段学习法和联合学习法。
记忆的基本过程
记忆的基本过程包括识记、保持、再认和回忆，每一过程又有其不同的特点和规律。 一、识记 (一)什么是识记 识记是人脑通过对事物的特征进行区分、识别并留下一定印象的过程。是记忆的起始环节，是获得事物映象和经验的首要过程。识记效果直接影响着以后的保持、再认和回忆。因此，了解识记规律，有助于改善记忆效果。 (二)识记的种类 1.根据识记的目的性、自觉性及意志努力的程度，可把识记分为无意识记和有意识记。 (1)无意识记。无意识记也叫不随意识记，是没有明确的目的，也不需要意志努力，自然而然发生的识记。在日常生活中，有时虽然没有给自己提出明确的识记目的和任务，也没有付出特殊的意志努力和采取专门的措施来识记某些事物，但这些事物都自然而然地保留在大脑中,成为一个人知识经验的组成部分,这就是无意识记。所谓“潜移默化”、“耳濡目染”等都是无意识记的结果。 无意识记在人的实际活动中具有积极的意义和作用，人的相当一部分知识经验是通过无意识记获得的。在教学中正确组织学生的无意识记，让学生轻松愉快地学习，收到良好的记忆效果。因此，在教学中教师正确地组织和适当地运用无意识记是必要的。 无意识记具有极大的选择性。一般情况下，进入无意识记的内容具有两个特点：一是作用于人的感觉器官的刺激具有重要的意义；二是符合人的需要、兴趣以及能产生较强烈情绪体验的内容。具备这些条件的信息才能进入无意识
记，所以，无意识记具有极大的偶然性、片面性，单凭无意识记不能迅速获得系统的知识经验。 (2)有意识记。有意识记也叫随意识记，是事先有预定目的，必要时还需要一定意志努力的识记。识记的目的性决定了识记过程是对识记内容的一个积极主动的编码过程。在教学中教师给学生提出识记某些定理、公式、历史事件或外语单词的任务，这时学生不仅有了明确的识记目的，而且会采用一定的方法和措施，经过一定的努力进行识记，这种识记就是有意识记。人们掌握系统的科学知识，主要靠有意识记，所以，有意识记在学习和工作中占有重要的地位。 人的知识经验都是通过有意识记和无意识记获得的。就识记效果而言，有意识记优于无意识记。作为教师，了解识记的这一规律，有助于在教学过程中加强对学生的学习目的性教育，合理地给学生布置任务，使有意识记和无意识记结合起来，以达到良好的教学效果。 2.根据理解的程度，可把识记分为机械识记和意义识记。（1）机械识记。机械识记是在识记材料本身无内在联系或对识记材料没有理解的情况下，按照材料的顺序，通过机械重复的方式而进行的识记。机械识记的基本条件是多次重复或复习。如对无意义的音节、人名、地名、历史年代、数字、不理解的词语等的识记。这种识记具有被动性，但能够防止对记忆材料的歪曲。对学生而言，这种识记是必要的，因为有些学习内容，如历史名称、专有名词等需要以机械重复的方式才能记住。也有些内容，由于学生知识经验的局限性，暂时不能完全理解，也必须进行机械识记。机械识记在学生学习中有着突出的意义。（2）意义识记。意义识记也称理解识记，是在对识记内容理解的基础上，依据事物的内在联系所进行的识记。意义识记的基本条件是理解。理解是对材料的一种