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形状记忆合金

形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外,这种合金的另一个独特性质是在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”行为,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。一、形状记忆合金的发展史

最早关于形状记忆效应的报道是由在1952年作出的。观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象,但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应,才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来,有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,并为此召开了多次专题讨论会,不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时,形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。二、形状记忆效应机理

将变形马氏体加热到As点以上,马氏体发生逆转变,因为马氏体晶体的对称性低,转变为母相时只形成几个位向,甚至只有一个位向—母相原来的位向。尤其当母相为长程有序时,更是如此。当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时,形成单一位向的母相倾向更大。逆转变完成后,便完全回复了原来母相的晶

体,宏观变形也完全恢复。注意:以上原理只适合热弹性,而半热弹性记忆合金主要是由Shockley不全位错的可逆移动引起。

变性的三种形式三、形状记忆效应的分类

经过广泛研究,到目前为止,具有SME 的合金可归纳为以下几类: a) Ni2Ti 系,包括等原子Ni-Ti , Ti-Ni-X(X = Fe ,Al ,Co) ; b) 铜系, 包括Cu-Zn 系, 如Cu-Zn , Cu-Zn-X(X = Si ,Al , Sn) ; Cu-Al 系, 如Cu-Al2 , Ni ; Cu2Al2

c) 其他有色金属系, 如Co-Ni , Ti-Nb ,Au-Cu-Zn ,Au-Cd ,Ag-Cd , In-Ti 等;

d) 铁基合金,如Fe-Pt ,Fe-Ni-Co ,Fe-Mn-Si ,Fe-Ni-Co-Ti ,Fe-Mn-C 及不锈钢等。

虽然目前已经发现的形状记忆合金有30 余种。但正式作为商品生产的只有Ni 系和Cu 基两大类。一般来说,Ni2Ti 合金反复使用的稳定性、耐蚀性、对生物体的适应性(界面相互作用) 、以及超弹性和制备加工性等都比Cu 基合金优越,但成本较高。Cu 基合金尽管在这些方面略微逊色,但价格便宜,在反复使用频率不太高、条件不太苛刻情况下,应用前景非常广泛。

四、形状记忆效应的应用

迄今为止,形状记忆合金在空间技术、医疗器械、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类:

(1) 自由回复。SMA 在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自由回复到记忆的形状。自由回复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器。美国航空航天局(NASA) 将Ti2Ni 合金板或棒卷成竹笋状或旋涡状发条,收缩后安装在卫星内。发射卫星并进入轨道后,利用加热器或太阳能加热天线,使之向宇宙空间撑开。血栓过滤器把Ni2Ti 合金记忆成网状,低温下拉直,

形状变为网状,可以阻止凝血块流动。通过导管插入静脉腔,经体温加热后,

(2) 强制回复。强制回复最成功的例子是SMA 管接头。事先把内径加工成比被接管外径小4 % ,当进行连接操作时,首先把管接头浸泡在液态空气中,在低温保温状态下扩径后,把被接管从两端插入,升高温度,内径回复到扩径前的状态,把被接管牢牢箍紧。利用SMA 制作的脑动脉瘤夹可夹住动脉瘤根部,防止血液流入,使动脉瘤缺血坏死。本田等人用厚度为015mm 的Ti2Ni 板制作的Ag2TiNi 复合夹满足小而轻、装卸简便等要求,效果良好。此外,类似的用途还有电源连接器、自紧固螺钉、自紧固夹板、固定销、密封垫圈、接骨板和脊柱侧弯娇形哈伦顿棒等。

(3) 动力装置。有些应用领域,要求形状记忆元件在多次循环往复运动中对外产生力

的作用。温度继电器和温度保持器、自动干燥箱、电子灶、热机、卫星仪器舱窗门自动启

闭、自动火警警报器、热敏阀门、液氨泄漏探测器、煤气安全阀、通风管道紧急启动闸门、

自动收进烟头的烟灰盒及人工心脏等都属于这种应用类型

(4) 精密控制。因为SMA 的相变发生在一定温度范围而不是某一固定温度点,我

们往往只利用一部分形状回复,使机械装置定位于指定的位姿。微型机器人、昆虫型生物机械、机器人手抓及微型调节器、笔尖记录器及医用内窥镜都属于这一类。形状记忆合金用作机器智能人的执行器,集传感、控制、换能、制动于一身,具有仿真性好、控制灵活、动作柔顺、无振动噪声、易于结构微型集成化等优点,随着目前超大规模集成电路技术的飞速发展,可进一步制成微米级甚至更小的超微仿生物。

(5) 超弹性应用。SMA 的伪弹性在医学上和日常生活中得到了广泛的应用,市场上

的很多产品都应用了SMA 的伪弹性(超弹性) 性质。主要有牙齿娇形丝、人工关节用自固定

杆、接骨用超弹性Ni2Ti 丝、玩具及塑料眼镜镜框等。Ni2Ti 丝用于娇形上,即使应变量高达10 %也不会产生塑性变形,而且应力诱发马氏体相变的过程中,应变增大较多时矫正力却增加很少。故能保持适宜的矫正力,既可保证疗效,也可减轻患者的不适感。

五、前景展望

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。

形状记忆材料

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,

关于形状记忆合金在变体机翼方面的应用综述

关于形状记忆合金在变体机翼方面的应用综述 发表时间:2019-05-13T15:59:02.707Z 来源:《知识-力量》2019年8月26期作者:纪宇帆[导读] 形状记忆合金是目前很常用的一种智能材料,能够代替传统材料应用在广泛的工业领域。本文将通过综合比较分析不同文献及其理论依据,阐述形状记忆合金在航空航天领域的应用情况 (北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京 100191) 摘要:形状记忆合金是目前很常用的一种智能材料,能够代替传统材料应用在广泛的工业领域。本文将通过综合比较分析不同文献及其理论依据,阐述形状记忆合金在航空航天领域的应用情况,并对目前存在的问题和未来发展的方向一一论述。在变体机翼方面,文章从中文文献和外文文献中分别选取了几篇有代表性的进行阐述,分析得到了国内外不同研究方向的侧重点以及未来的发展趋势。同时文章对形状记忆合金在航空航天领域的应用情况做了小结,提出了一些个人观点与评价,也指出了目前存在的问题与未来发展的方向。关键词:形状记忆合金;航空航天;国内外对比 引言 传统材料通常不能实时感知环境以及自身状态的变化,更不能做到自适应和自修复[1]。因此,在诸多工业领域,尤其是航空航天这样复杂多变的领域,需要越来越多智能材料才可以实现高精度控制。形状记忆合金就是其中一种常见的智能材料。它利用形状记忆效应可以实现不同于普通合金的优异性能,尤其是在高温环境下,抗疲劳性能和延展性能更加凸显。 1 问题提出 早在20世纪50-70年代,就有了变后掠翼技术。这使得飞机兼具低速、跨声速、超声速飞行性能,但也存在结构复杂、操纵困难等问题,变形形式也很单一[2]。随着科学技术的进步,智能变体机翼技术逐渐兴起。在美国的主导下,一系列智能变形技术验证试验得以展开:1979年,NASA与波音公司签订了任务自适应机翼技术合同;1985年,NASA与罗克韦尔公司合作开展主动柔性机翼计划;1996年,上述计划又扩展为主动气动弹性机翼计划。U.Icardi等人也提出了一种基于SMA的变弯度机翼方案[3]:依靠两个同轴的SMA驱动管,通过离合器与定位压电电机连接到翼肋的桁架上,内外管分别控制向上与向下的运动;工作时可以给其中一个加热,另一个隔离使其不参与工作,从而实现特定方向的变形[4]。总之,SMA在变体机翼上的应用很广泛,是值得深入研究的问题之一。 2 中文文献综述 就近几年的中文文献来说,有关SMA在变体机翼上的应用的文章有53篇,其中期刊论文16篇,博士论文5篇,其余为硕士论文。下面将选择一些进行深入分析。刘逸峰、徐志伟两人利用驱动器的两个驱动杆上下位移实现蒙皮的变形,通过控制流经SMA的电流大小和通电时间对驱动器进行测控,还进行了驱动器加载控制实验和机翼风洞吹风测试实验[5];雷鹏轩等人提出一种悬臂梁式柔性偏转结构,选择超临界翼型进行实验,并通过数学计算和折线图比较的办法给出了来流条件对SMA结构变形的影响[6];周本昊通过差动驱动方式设计驱动机构,对机翼的各个部位进行了应力分析,又设计了测控系统,利用离散化PID控制算法对被控量进行控制[7];刘俊兵等人根据实验分析出SMA卷簧的变形角与扭矩的关系,并对该驱动器承载能力进行了计算[8];董二宝将智能变形机翼结构按动力学特性分为非主动变形过程和主动变形过程,并据此求出了各参数的最优解,最后利用SMA的热-力耦合特性给出了仿真结果[9];聂瑞等人为了减小自适应机翼的波阻,对激波控制鼓包的特性进行了优化研究,在温度改变时,SMA能自动改变自身构型[10]。 3 外文文献综述 就近几年的外文文献来说,有关SMA在变体机翼上的应用的文章有81篇。不同作者对SMA的研究有不同的侧重点。Cees Bil等人主要研究的是三种不同的控制方法对机翼变形的影响,还在其中考虑了气动载荷下驱动器所需的功率与环境温度的影响[11];S.Barbarino等人将民用运输机机翼后缘处的翼型弯度通过无铰链的光滑变形襟翼控制,利用数值方法和实验研究对驱动性能进行了估计[12];J Colorado等人从仿生学的角度分析SMA在变体机翼中的驱动作用,并且利用SMA的传感功能实现了令人满意的跟踪误差,但在疲劳问题上还存在一定局限,SMA承受较大应力时寿命较短[13];Thomas Georges等人以设计具有柔性外拱的变形机翼为重点,通过应力应变关系计算SMA元件的横截面和长度,进而确定其他部件的尺寸,完成设计[14];Woo-Ram Kang等人为防止气动损失,利用SMA控制机翼形状,并用多种数值模拟软件将其与未变形机翼作比较,对尾翼偏转角与电流、压差之间的关系作了进一步分析[15];Salvatore Ameduri等人基于SMA技术对变形结构进行优化,由四个弹性元件构成可变形肋系统,利用有限元模型呈现其主要特征[16]。 结论 综合上述文献,可以看出SMA在变体机翼中应用广泛。不同学者从不同侧面研究SMA可以得到不同结果。国内研究更多是通过解析的办法分析驱动结构的可行性,计算和优化更准确,但有时会受到其他无法量化的因素影响,导致其结果偏离实际;国外研究则更加侧重数值模拟软件的应用,对驱动性能的分析综合考虑多种环境因素,在实验过程中也更加注重比较,并且对SMA的疲劳寿命有所估计。后续的SMA应用技术应该朝向更高的疲劳强度、更先进的数值模拟技术发展。与此同时,机翼的形状变化也应趋于平稳,以减少气流分离,使飞机拥有更好的气动性能。 未来形状记忆合金在航空航天领域将朝着更规范化、成熟化的方向前进:变体机翼的重量将进一步减轻,连接过渡将更加平缓,气流分离损失将进一步减少,机翼的颤振情况也将进一步改善;航空发动机中的结构将充分考虑其材料特性,不仅仅用于调节尾喷口、进气口,还可用于涡轮叶片,机匣等关键部件;卫星的发射也将更加可靠,连接分离装置运行也会更加平稳。参考文献 [1]杨正岩,张佳奇,高东岳,刘科海,武湛君.航空航天智能材料与智能结构研究进展[J].航空制造技术,2017(17):36-48. [2]朱倩.基于SMA的变体机翼精确控制研究[D].南京航空航天大学,2010. [3]Icardi,U.& Ferrero,L.(2010).SMA Actuated Mechanism for an Adaptive Wing. Journal of Aerospace Engineering - J AEROSP ENG. 24. 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000061. [4]张明德.变厚度机翼结构设计及精确控制[D].南京航空航天大学,2018. [5]刘逸峰,徐志伟.SMA驱动变厚度机翼结构设计及实验研究[J].江苏航空,2018(04):30-34.

形态记忆合金材料论文

题目:关于形态记忆合金的研究进展 摘要:形态记忆合金是新兴的材料,本文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。记忆合金作为一种使用价值比较广泛额材料,我们有理由相信形状记忆合金的发展前途是相当广泛的,也必将造福于人类。此外,通过这些介绍使人们能够真正的理解和认识这种新的材料——形态记忆合金。 关键字::形状记忆合金、探索、各领域应用、形状记忆合金效应 正文: 一,形态记忆合金简介。 形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,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。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛关注。 二、形态记忆合金分类及原理

形态记忆合金种类繁多,在现在情况来看,记忆合金主要分为以下几种: (1)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。 (2)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。 (3)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。 至今为止发现的记忆合金体系Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 三、形态记忆合金的发展。 1932年瑞典人欧勒特在观察某种金镉合金的性能时,首次发现形状记忆效应。 1938年哈佛大学的研究人员在一种铜锌合金中发现了一种随温度的升高和降低而逐渐增大或缩小的形状变化,但是此时并未引起人们的广泛注意。 1962年美国海军实验室在开发新型舰船材料时,在Ti-Ni合金中发现把直条形的材料加工成弯曲形状,经加热后它的形状又恢复到原来的直条形,引起了材料科学界与工业界的重视,从此形状记忆合金引起了极大的关注。

形状记忆合金的制备方法作用及发展前景

形状记忆合金的制备方法,作用及发展前景摘要:本论文主要论述形状记忆合金的相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的制备方法,作用,介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。 关键词:形状记忆合金制备方法应用发展前景 引言 形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)是一种在加热升温后能完全消除其在较低温度下发生的形变,恢复其形变前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外,这种合金的。另一个独特性质是在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”(又称“超弹性”,英文pseudoelasticity)行为,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。研究表明,很多合金材料都具有SME,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状恢复力的才具有利用价值。到目前为止,应用最多的是Ni2Ti合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi)。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可制作小巧玲珑,高度自动化,性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得广泛应用。 正文 一.形状记忆合金的制备方法

形状记忆合金及其制备方法,该合金含有主要合金元素Ti、Zr、Nb及添加元素包括Mo、V、Cr、Sn,并加入元素Al;各组分重量百分比分别为:Ti:46-60,Zr:15-25,Nb:15-25;添加元素选取Mo、V、Cr、Sn其中一种或两种,其重量百分比<2.0;Al:0.5-2.5。本发明选用的主要合金元素均为对人体无毒性反应且生体适应性良好的物质;经溶解合金化后,该合金具有出色的形状记忆性能及超弹性特点,并可以进行超过50%乃至99%的冷加工变形性。经过固溶、时效处理的合金可在更广的范围内具有较高的形状记忆回复功能、较高的冷加工塑性及对人体无毒性等优良性能。? 二.形状记忆合金的应用 迄今为止,形状记忆合金在空间技术、医疗器械、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类: (1)自由回复 SMA在马氏体相对产生塑性变形,温度升高自由回复到记忆的形状。自由回复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器。美国航空航天局将Ti2Ni合金板或棒卷成竹笋状或旋涡状发条,收缩后安装在卫星内。发射卫星并进入轨道后,利用加热器或者太阳能加热天线,使之向宇宙空间撑开。血栓过滤器把Ni2Ti合金记忆成网状,低温下拉直,通过导管插入静腔,经体温加热后,形状变成网状,可以阻止凝血块流动。有人设想,利用形状记忆合金制作宇宙空间站的可展机构,即以小体积发射,于空间展开成所需的形状,这是很有吸引力的机构。

形状记忆合金论文

形状记忆合金 摘要:扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。 关键词:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 引言:有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外,这种合金的另一个独特性质是在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”(又称“超弹性”,英文 pseudoelasticity)行为,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。 一、形状记忆合金的发展史 最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象,但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应,才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来,有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,并为此召开了多次专题讨论会,

形状记忆合金的应用现状与发展趋势

形状记忆合金的应用现状与发展趋势 摘要:综述了形状记忆合金的发展概况,简要介绍了形状记忆合金在不同领域的应用现状,分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题,指出了今后的发展前景与研究方向。 关键词:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 一、引言 形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,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。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 二、形状记忆合金的发展史与现状 在金属中发现现状记忆效应最早追溯到20世纪30年代。1938年。当时美国的 Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金小发现了马氏体的热弹件转变。随后,前苏联的Kurdiumov对这种行为进行了研究。1951年美国的Chang相Read 在Au47·5Cd(%原子)合金中用光学显微镜观察到马氏体界面随温度的变化发生迁动。这是最早观察到金属形状记忆效应的报道。数年后,Burkhart 在In-Ti 合金中观察到同样的现象。然而在当时,这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们足够的兴趣和重视。直至1963年,美国海军武器实验室的Buehler等人发现了Ni-Ti合金中的的形状记忆效应,才开创了“形状记忆”的实用阶断[1]。

高分子形状记忆合金的发展及趋势

高分子形状记忆合金的发展及趋势 摘要:本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。 关键词:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 1.形状记忆分子材料的特性 形状记忆合金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。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 1.1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。 1.2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。 1.3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。 2.形状记忆效应的应用 迄今为止,形状记忆合金在空间技术、医疗器械、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类: 2.1.自由回复 SMA 在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自由回复到记忆的形状。自由回复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器。美国航空航天局(NASA) 将Ti2Ni

关于形状记忆合金的若干论述

关于形状记忆合金的若干论述 摘要:19世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。这种记忆合金具有很广阔的应用前景,如今记忆合金已然在交通、医疗、自动化控制等方面有了重要的应用。本文介绍了它的相关概念、微观机理、分类及其在材料学中的地位。 关键字:形状记忆合金;形状记忆效应;功能材料;机理;应用 引言:形状记忆合金作为一种新型功能性材料为人们所认识,并成为一个独立的学科分支,可以认为是始于1963年。当时美国的海军武器实验室的 W.J.Buchler博土研究小组,在一次偶然的情况下发现,TiNi合金工件因为温度不同,敲击时发出的声音明显不同,这说明该合金的声阻尼性能与温度相关。通过进一步研究,将这种材料制成的细丝的一端弯曲,并靠近点烟火柴火焰,发现弯曲的细丝伸直了,近等原子比TiNi合金具有良好的形状记忆效应,并且报道了通过x射线衍射等实验的研究结果.以后TiNi合金作为商品进入市场。 记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。 这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。这种材料就叫做记忆金属。它主要是镍钛合金材料。 一、相关概念:形状记忆效应 一般金属材料收到外力作用后,首先发生弹性变形,达到屈服点,金属就产生塑性变形,应力消除后就产生了永久变形。有些金属在高温下定形后冷却到低温并施加变形,从而形成残余形变。当材料加热时,材料的残余形变消失,并回复到高温下所固有的形状。再进行加热或冷却时,形状保持不变,这就是所谓的形状记忆效应,它就像合金记住了高温状态的形状一样。具有形状记忆效应的金属通常是两种以上金属的合金,因此称为形状记忆合金 [1] 形状记忆效应是在马氏体相变中发现的。通 常把马氏体相变中的高温相叫做母相,或奥氏体 相(P),是一种体心立方晶体结构的CsCl相(又 称B2)。低温相叫做马氏体相(M),是一种低对 称性的单斜晶体结构。从母相到马氏体相的相变 叫做马氏体正相变,或马氏体相变。从马氏体相 到母相的相变叫做马氏体逆相变 [2][3]。 这类相变具有热滞效应。四个相变特征温度分别 为马氏体转变开始温度Ms、终了温度Mf、母相转 变(即逆转变)开始温度As和终了温度Af。热滞 回线间的热滞大小一般为20K~40K[3]。 二、微观机理

形状记忆合金论述3000字论文

形状记忆合金论述 摘要:形状记忆合金,是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的形变,恢复其形变原始形狀的合金材料。这种合金在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”行为,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏相变体。 关键词:形状记忆合金、马氏相变体、记忆效应 引言:形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能,是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料,可以实现机械结构的微型化和智能化。形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后,冷却到低温(或室温),并施加变形,使它存在残余变形[1,2]。当温加热超过材料的相变点,残余变形即可消失,恢复到高温时的固有形状,如同记住了高温下的状态。SMA及其驱动控制系统具有许多的优点,如高功率重量比,适于微型化;集传感、控制、换能、致动于一身,结构简单,易于控制;对环境适应能力强,不受温度以外的其他因素影响等,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,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。 一、发展史 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。记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。 最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象,但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应,才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来,有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,并为此召开了多次专题讨论会,不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时,形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。 二、功能机理 形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称SMA)是一种能够记忆原有形状的智能材料。当合金在低于相变态温度下,受到一有限度的塑性变形后,可由加热的方式使其恢复到变形前的原始形状,这种特殊的现象称为形状记忆效应(Shape Memory Effect,简称SME)。而当合金在高于相变态温度下,施以一应力使其受到有限度的塑性变形(非线性弹性变形)后,可利用直接释放应力的方式使其恢复到变形前的原始形状,此种特殊的现象又称为拟弹性(Pseudo Elasticity,简称PE)或超弹性(Super Elasticity)。这两种形状记忆合金所拥有的独特性质在普通金属或合金材料上是无法发现的。

磁性形状记忆合金

二、文献综述 1.磁性形状记忆合金 磁性形状记忆合金是既受温度控制的热弹性记忆效应,同时也具有受磁场控制的磁性形状记忆效应。磁性形状记忆合金具有很多优良的性能,如:高响应频率、大输出应力,磁致伸缩应变大等1,所以是一种理想的驱动和传感材料。 3. Heusler合金及其结构 Heusler合金是在研究MSMA中研究最多的一种合金,也是现在备受关注的一类功能材料,具有独特的磁性、半金属性、磁性形状记忆效应,有着广泛的应用前景。Heusler合金是1903年,德国人F.Heusler第一次报道两种金属间化合物的磁性,这两种化合物是Cu2MnAl 和Cu2MnSn。随后,英国人P. Webster 发表了一篇关于高有序度合金(Heusler 合金)的文章10 Heusler合金是一种金属间化合物,通常具有L21性结构,化学分子式为X2YZ,Z则是周期表右边B类IV族,及其两边的III 族和V族的元素。X、Y 可以是元素周期表中钪、钛、矾、铬、锰、铁、钴、镍、铜等3d 元素以及排列在它们所在列中下面的扩展的过渡族元素,共有约30个。 Heusler 合金可以看成由四个面心立方结构的亚晶格沿对角线四分之一相互交叉而成。X 和Y原子占据(A,C)以及B位,Z原子占据D位。其中ABCD的坐标分别为A (0, 0, 0), B ( 1/4,1/41/4 , ), C ( 1/2,1/2 1/2, ) 和D (3/4 3/4,3/4 , ) 图1.Heusler 合金晶体结构示意图 1.2 Heusler合金的结构和开发潜力 Heusler型合金是一种高度有序的金属间化合物,具有立方L21结构,空间

形状记忆合金的应用现状与发展趋势

11 Santhanam A T,G odse R V,G rab G P et al.U.S.Patent. 1993(5):250,367 12 Nemeth B J,Santhanam A T,G rab G P.Proceed.10th Plansee Seminar,Plansee A.G.,Reutte/T yrol,1981:613~627 13 Santhanam A T,G rab G P,R olka G A et al.Proceed.con f. on High Productivity Machining-Materials and Processes. New Orleans,La,American S ociety for Metals,1985:113~121 14 Nemeth B J,G rab G P.U.S.Reissue Patent.1993,N o.34, 180 15 D oi H.Proceed.2nd Int.C on f.on the Science of Hard Mate2 rials,Adam Hilger Ltd.Ser.1986(75):489~523 16 Claussen N.Mater.Sci.Eng.1985(71):23~38 17 Wei G C,Becher P F.Am.Ceram.S oc.Bull.1985,64 (2):298~30418 Faber K T,Evans A G.Acta Metall.1983,31(4):565~576 19 N orth B,Baker R D.Int.J.of Refractory Hard Metals. 1984,3(1):46~51 20 Beeghly C W,Shuster A F.Proceed.S oc.of Carbide and T ool Engineers C on f.on Advances in T ool Materials for use in High S peed Machining,Scottsdale,AZ,AS M International, 1987,91~99 21 K ennametal Lathe T ooling Catalog4010.2004 22 Oles E J,Reiner K L,G ates et al.U.S.Patent.2003.6, 599,062 23 Inspektor A,Oles E J,Bauer C E.Int.J.of Refractory Met2 als and Hard Materials.1997(15):49~56 第一作者:M.S.G reen field,博士,美国肯纳金属公司材料总监 (胡红兵译) 收稿日期:2005年4月形状记忆合金的应用现状与发展趋势 肖恩忠 潍坊学院 摘 要:综述了形状记忆合金的发展概况,简要介绍了形状记忆合金在不同领域的应用现状,分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题,指出了今后的发展前景与研究方向。 关键词:形状记忆合金, 形状记忆效应, 机理, 应用 Application Actuality and Development T rend of Shape Memory Alloy X iao Enzhong Abstract:The general development of the shape mem ory alloy(S M A)is summarized,and its applications in different fields are briefly introduced.Als o,problems in the study of S M A at present are analyzed.Finally,The development foreground and re2 search directions of S M A in the future are pointed out. K eyw ords:shape mem ory alloy, shape mem ory effect, mechanism, application 1 引言 形状记忆合金(Shape Mem ory Alloy,S MA)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。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Mem ory E ffect,S ME)。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 2 形状记忆合金的发展历史与现状 在金属中发现形状记忆效应最早可追溯到20世纪30年代。1938年,美国的G reningerh和M oora2 dian在Cu2Zn合金中发现了马氏体的热弹性转变。随后,前苏联的K urdium ov对这种现象进行了研究。1951年,Chang和Read在Au24715at%Cd合金中用光学显微镜观察到马氏体界面随温度的变化而发生迁动。这是最早观察到金属形状记忆效应的报道。数年后,Burkhart在In2T i合金中观察到同样的现象。然而在当时,这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们足够的兴趣和重视。直到1963年,美国海军武器实验室的Buehler等人发现等原子比的T i2Ni合金具有优良的形状记忆功能,

形状记忆合金文献综述

形状记忆合金性能及其应用 摘要:形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以 及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性,使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用,对其本 构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。形状记忆合金作为一种特殊的新型功能 材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 关键字:形状记忆合金形状记忆合金效应分类应用 1形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料是指具有形状记忆效应(shape memory effect,简称SME)的材料。形 状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后,再对材料施加适当的 外界条件,材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys,简称SMA)。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 1.2 至今为止发现的记忆合金体系: Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 1.3 形状记忆合金的历史只有70多年,开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料",其实用价值相当广泛,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。 2形状记忆合金效应分类 2.1 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

记忆合金论文

浅谈形状记忆合金 形状记忆合金是一种特殊的合金,存在一个记忆温度,在记忆温度以下可以任意加工,当温度回到记忆温度时,可以恢复到加工前的形状。形状记忆合金至今已有十几种,包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应。 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。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。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。 形状记忆合金的特点是:弯曲量大,塑性高,在记忆温度以上恢复以前形状。形状记忆合金分为以下几类: 1、单程记忆效应合金: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。 2、双程记忆效应合金: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。 3、全程记忆效应合金: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。

功能材料论文形状记忆合金

Ti-Ni形状记忆合金的制备、性能及应用 摘要:Ti-Ni形状记忆合金是现代一种性能优良的新型功能材料,本文主要介绍了其简介、制备方法、主要性能和主要的应用及发展前景。 形状记忆合金的发展背景:在研究Ti-Ni合金时发现:原来弯曲的合金丝被拉直后,当温度升高到一定值时,它有恢复到原来弯曲的形状。人们把这种现象称为形状记忆效应(Shape Memory Effect)简称SME,具有形状记忆效应的金属称为形状记忆合金(SMA)。形状记忆现象的发现可以追溯到1932年,美国在研究Al-Cd合金时观察到马氏体随温度变化而消长;1938年美国哈佛大学和麻省理工学院发现Cu-Sn,Cu-Zn,合金在马氏体相变中的形状记忆效应;同年前苏联对Cu-Al-Ni,Cu-Sn合金的形状记忆机理进行了研究;1951-1953年,美国分别在Au-Cd,In-Ti,合金中观察到形状记忆效应。知道60年代初,形状记忆效应制备看作是一种现象,Ti-Ni合金形状记忆效应发现后,美国研制了最初实用的形状记忆合金“Nitinol”。 形状记忆合金SMA(Shape Memory Alloy)是指具有一定的初始形状,经形变并固定成另一种形状后,通过热、光、电等物理刺激或者化学刺激处理又可以恢复其初始形状的一种新型金属功能材料。由于这种合金具有独特的形状记忆效应和超弹性效应,可以制作小巧玲珑、高自动化、性能可靠的元器件,目前已被广泛应用于电子仪器、汽车工业、医疗器械空间技术、能源开发等领域。 形状记忆效应:形状记忆效应有三种形式。 第一种称为单向状,再重新加热到As以上,马氏体发生逆转变,温度升高至Af 点,马氏体完全消失,材料完全恢复母相形状。一般形状记忆效应,即将母相冷却或加应力,使之发生马氏体相变,然后是马氏体发生塑性变形,改变其形没有特殊说明,形状记忆效应都是指这种单向形状记忆效应。 有些形状记忆合金在加热发生马氏体逆转变时,对母相有记忆效应;当从母相再次冷却为马氏体时,还回复马氏体形状,这种现象称为双向形状记忆效应。 第三种情况是在Ti-Ni合金系发现的,在冷热循环过程中,形状回复到与母相完全相反的形状,称为全方位形状记忆效应。 目前已发现的形状记忆合金种类很多,可分为镍钛系、铜系、铁系合金三大类。另外,近年发现一些聚合物和陶瓷材料也具有形状记忆功能,其形状记忆原理与合金不同,还有待于进一步研究。目前已实用的形状记忆材料只有Ti—Ni合金和铜系形状记忆合金。 Ti-Ni合金的制备 1铸造 Ti-Ni合金是高温延展性良好的材料。当温度超过400℃后.拉伸强度下降,与此相反,延伸率迅速增加。可见.如果温度范围定得合理.Ti-Ni合金无论锤锻、压力机上锻造或径向锻造都是比较容易进行的。实践表明锻造温度不宜高于900℃.否则合金表面将剧烈氧化而产生Ti-Ni—Ti4Nb2低熔点混合物相。过是间隙氧污染物质,具有脆化合金的作用。另一方面温度分布不宜低于750℃,否则材料的变形抗力增大.缺口敏感性突出,常易造成撕裂性质的破坏.使废品率增加。因此,锻造温度范围为750~900℃。铸锭锻造前需经850℃、l2h均匀退火.然后.机加工去表面氧化皮和冒口,再锻成棒料。 2热挤压 从Ti-Ni的高温拉伸性能来看.Ti-Ni合金适宜挤压。但不能进行冷挤压。Rozner 在0.7Tm(Tm为金属的熔点)温度成功的进行了Ti-Ni的热挤压。铸锭经机加工后用碳钢

形状记忆合金论文

报告题目:形状记忆合金 课程名称:功能陶瓷与器件 学院:材料学院 专业:材料物理 班级:材料物理 学号: 学生姓名: 指导老师: 2012年6月10日

形状记忆合金 摘要:形状记忆效应自20世纪30年代报道以来逐步得到人们的重视并加以应用,被人们誉为“神奇的功能材料”, 本文主要介绍了形状记忆合金合金的发展历史及其在许多领域的应用以及未来的一些发展趋势。 Abstract:Shape memory effect since the 1930s reported gradually get people's attention and application, is praised for "magic function materials. This paper mainly introduces the history of the development of shape memory alloy and its application in many fields and the future of some developing trend. 关键词:形状记忆合金、各领域应用、原理及发现 引言: 形状记忆合金是材料经适当的热处理后即具有回复形状能力一种特殊的金属材料。人们也把它叫做形状记忆效应。形状记忆合金在温度较低的时候因为外加应力,产生塑性变形。在温度较高的时候有克服外加应力恢复形状。形状记忆合金的另一个独特性质是在高温(奥氏体状态)下发生的“伪弹性”, 又称“超弹性”,表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹,性马氏体相变。也正因为形状记忆合金的特性,在材料中应用广泛。

形状记忆合金在医学上的应用

论文名: 形状忆合金在医学上的应用 学院:材料与化工学院 专业:金属材料工程 班级: 学号: 姓名:

内容摘要形状记忆合金的研究是近几年工程技术界颇为关注的一项 高新尖技术,其在航空航天、机械电子、工程建筑、医学医疗等相关领域已取得了一些应用性研究成果.本文介绍了形状记忆合金特点、功能、以及在现代医学中的研究与应用的现状与发展趋势. 关键词形状记忆合金医学领域 1.前言 在人类文明发展史上,材料是科学技术进步的重要支柱,也是社会进步的物质基础。在科技日新月异的今天,新材料更是高科技发展的先导。形状记忆合金正是新科技领域的一朵奇葩,正在灿烂的绽放。 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。记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。 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-钦合金接头,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。科学家在镍-钛合金中添加其他元素,进一步研究开发了钦镍铜、钛镍铁、钛镍铬等新的镍钛系形状记忆合金;除此以外还有其他种类的形状记忆合金,如:铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si, Fe-Pd)等。 而今形状记忆合金以应用到我们生活的各个领域,正在改变着我们的生活。

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