形狀記憶合金

高分子0901林朋飛3090705010形狀記憶合金擁有“大腦”的合金？Yes,IcanalsorememberCompanyLogo沒(méi)放入熱水前放入熱水后冷卻至室溫后再次放入熱水后雙程CuZnAl記憶合金花的動(dòng)作變化情況引例CompanyLogo主要內(nèi)容形狀記憶合金的分類(lèi)形狀記憶合金的性能形狀記憶合金的應(yīng)用形狀記憶合金的發(fā)展CompanyLogo形狀記憶合金及馬氏體相變

CompanyLogo形狀記憶合金

形狀記憶合金

(ShapeMemoryEffect,簡(jiǎn)稱(chēng)SMA)

具有形狀記憶效應(yīng)的金屬，通常是由兩種以上的金屬元素構(gòu)成的合金。形狀記憶效應(yīng)（ShapeMemoryEffect,簡(jiǎn)稱(chēng)SME）

在高溫下處理成一定形狀的金屬急冷下來(lái)，在低溫相狀態(tài)下經(jīng)塑性變形為另一種形狀，然后加熱到高溫相成為穩(wěn)定狀態(tài)的溫度時(shí)，通過(guò)馬氏體逆相變恢復(fù)到低溫塑性變形前的形狀的現(xiàn)象。

CompanyLogo形狀記憶合金的分類(lèi)及性能CompanyLogo形狀記憶合金分類(lèi)（1）單程記憶效應(yīng)

在較低的溫度下變形，只在加熱到一定溫度（Af)以上，馬氏體逆轉(zhuǎn)變成奧氏體，發(fā)生形狀回復(fù)的現(xiàn)象，顯示出記憶熱態(tài)形狀的能力。

（2）雙程記憶效應(yīng)

加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又恢復(fù)低溫相形狀，這個(gè)過(guò)程可以重復(fù)進(jìn)行，顯示出能分別記憶冷和熱狀態(tài)下原有形狀的能力，稱(chēng)為雙程記憶效應(yīng)。

CompanyLogo（3）全程記憶效應(yīng)

加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱(chēng)為全程記憶效應(yīng)。三種記憶效應(yīng)的比較CompanyLogo●機(jī)械性質(zhì)優(yōu)良，能恢復(fù)的形變可高達(dá)10％，（一般金屬材料＜0.1％）。在智能材料和智能機(jī)械的設(shè)計(jì)中有重要的價(jià)值。形狀記憶合金的性能●加熱時(shí)產(chǎn)生的回復(fù)應(yīng)力非常大，可達(dá)500MPa?！窨筛惺軠囟取⑼饬ψ兓⑼ㄟ^(guò)調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)外界條件——對(duì)環(huán)境刺激的自適應(yīng)性?！駸o(wú)通常金屬呈現(xiàn)的“疲勞斷裂”現(xiàn)象。CompanyLogo形狀記憶合金的應(yīng)用CompanyLogoNiTi形狀記憶合金折疊發(fā)射自動(dòng)張開(kāi)的宇航天線原理圖月球上的“奇葩”

——宇航天線工業(yè)應(yīng)用CompanyLogo連接件和緊固件形狀記憶合金管接頭用相變點(diǎn)約-150℃的TiNiFe合金制備。合金內(nèi)徑加工成比被接管徑約小4-5％，把管接頭浸泡在液態(tài)空氣中，在低溫狀態(tài)下使內(nèi)徑擴(kuò)大約7-8%，擴(kuò)徑后管接頭用保溫材料保持低溫，被接管從管接頭兩側(cè)插入，去掉保溫材料，管接頭溫度上升到室溫，內(nèi)徑恢復(fù)到擴(kuò)徑前狀態(tài)，牢牢箍緊被接管。形狀記憶管接頭CompanyLogo形狀記憶合金可制成驅(qū)動(dòng)器、控制器等應(yīng)用在智能機(jī)器人中智能控制器溫控智能機(jī)器人元件

智能機(jī)器人CompanyLogo當(dāng)心臟出現(xiàn)毛病，不可能用手術(shù)治療時(shí)，不得不依賴于心臟移植或人工心臟?？梢杂眯螤钣洃浐辖鹬圃烊斯ば呐K用人造肌肉，用以充當(dāng)人造心臟的驅(qū)動(dòng)源。人工心臟用人造肌肉人造心臟醫(yī)學(xué)應(yīng)用CompanyLogo治療粉碎性髕骨骨折比較困難，我國(guó)設(shè)計(jì)了一種用于治療髕骨骨折的形狀記憶NiTi聚髕器，現(xiàn)已成功用于臨床治療之中。聚髕器由功能爪和連接腰組成，能從多個(gè)方向產(chǎn)生恢復(fù)力并作用于髕骨，持續(xù)地以縱向聚合加壓，將粉碎的髕骨聚合于解剖位置直至骨折愈合。聚髕器CompanyLogo日常生活應(yīng)用形狀記憶路燈形狀記憶合金眼鏡架空調(diào)百葉板CompanyLogoCompanyLogo形狀記憶合金的發(fā)展

形狀記憶合金的發(fā)展

形狀記憶效應(yīng)源自材料中發(fā)生的馬氏體相變。德國(guó)金屬學(xué)家Martens發(fā)現(xiàn)：鋼在奧氏體高溫區(qū)淬火時(shí)，原來(lái)面心立方的奧氏體晶粒內(nèi)以原子無(wú)擴(kuò)散形式轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)，得到的組織以他的名字被命名為馬氏體。CompanyLogo1938年，美國(guó)的格里奈哥和穆拉迪安在Cu-Zn合金中發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈性轉(zhuǎn)變，他們的研究在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有受到世界的重視；1951年，美國(guó)的里德等人在Au-Cd合金的研究中首次發(fā)現(xiàn)該合金具有形狀記憶效應(yīng)；隨后，在InTi合金中也發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)。這些合金價(jià)格昂貴，難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，人們開(kāi)始尋找成本低廉的形狀記憶合金。CompanyLogo低成本形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)完全是偶然的。1962年，美國(guó)海軍軍械研究所將NiTi合金作為對(duì)溫度敏感的振動(dòng)衰減合金加以研究，在討論該項(xiàng)研究經(jīng)費(fèi)分配時(shí)，某一成員用手將這種材料制成的細(xì)絲一端彎曲，無(wú)意中靠近手中點(diǎn)燃的雪茄，忽然發(fā)現(xiàn)靠近火焰部分的細(xì)絲伸直了。1963年，軍械研究所宣布在NiTi合金絲中發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應(yīng)。NiTi合金具有強(qiáng)度高、塑性大、耐腐蝕性好、成本相對(duì)低廉等許多特點(diǎn)而引起極大關(guān)注，人們開(kāi)始考慮形狀記憶合金的廣泛應(yīng)用。CompanyLogo1970年，人們又在成本更為低廉的CuAlNi合金中也發(fā)現(xiàn)形狀記憶現(xiàn)象，并明確這種現(xiàn)象是能產(chǎn)生熱彈性馬氏體相變的合金所共有的特性。