智能材料論文

燕學(xué)院：

山大學(xué)精選文庫精選文庫--PAGE9專業(yè)：姓名：學(xué)號：摘要：本論文主要討論形狀記憶合金相關(guān)內(nèi)容,扼要地?cái)⑹隽诵螤钣洃浐辖鸬陌l(fā)現(xiàn)以及發(fā)展歷史和分類,介紹了形狀記憶合金在工程中應(yīng)用的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：智能材料、形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy,SMA)MemoryEffect,SMESME,但只有在形狀變化過程中產(chǎn)生較大回復(fù)應(yīng)變和較大形狀回復(fù)Ni2Ti合金和銅基合金(CuZnAl和CuAlNi)。形狀記憶合金作為一種特殊的新型功能材料,是集感知與驅(qū)動于一體的智能材料,因其功能獨(dú)特,可以制作小巧玲瓏、高度自動化、性能可靠的元器件而備受矚目,并獲得了廣泛應(yīng)用。一、形狀記憶合金的發(fā)展史19321938Cu-Zn1951Chang在在In-Ti合金1962r發(fā)現(xiàn)了Ni-Ti1969Ni-Ti美國F14Ti-Ni7Ni-Ti基、Cu-Al2-Ni基和Cu-Zn-Al基形狀記憶合金；80年代開發(fā)出了Fe-Mn-Si基、不2090寬滯后記憶合金以及記憶合金薄膜等已成為研究熱點(diǎn)。從SMA的發(fā)現(xiàn)至今已有四十余年歷史，美國、日本等國家對SMA的研究和應(yīng)用開發(fā)已較為成熟，同時(shí)也較早地實(shí)現(xiàn)了SMA的70年代末才開始對SMASMA的基礎(chǔ)理論和材料科學(xué)方面的研究我國與國際先進(jìn)水平尚有一定差距，尤其是在SMA產(chǎn)業(yè)化和工程應(yīng)用方面與國外差距較大。二、記憶合金主要分類單程記憶效應(yīng)：形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱為單程記憶效應(yīng)。又能恢復(fù)低溫相形狀，稱為雙程記憶效應(yīng)。相同而取向相反的低溫相形狀，稱為全程記憶效應(yīng)。SMA的形狀記憶效應(yīng)源于熱彈性馬氏體相變，這種馬氏體一旦形成，就會隨著溫度下降而繼續(xù)生長，如果溫度上升它又會減少，以完全相反的過程消失。兩項(xiàng)自由能之差作為相變驅(qū)動力。兩項(xiàng)自由能相等的溫度T0T0馬氏體相變，反之，只有當(dāng)溫度高于平衡溫度T0時(shí)才會發(fā)生逆相變。在SMAAu-CdAg-Cd、Cu-ZnCu-Zn-AlCu-Zn-SnCu-Zn-SiCu-SnCu-Zn-GaIn-TiAu-Cu-ZnFe-PtTi-NiTi-Ni-PdTi-NbU-Nb和Fe-Mn-Si迄今為止,形狀記憶合金在空間技術(shù)、醫(yī)療器械、機(jī)械器具、電自由回復(fù)。SMA在馬氏體相時(shí)產(chǎn)生塑性形變,溫度升高自由(NASA)將Ti2Ni合金板或棒卷成竹筍狀或Ni2Ti合金記憶成網(wǎng)狀,低溫下拉直,通過導(dǎo)管插入靜脈腔,經(jīng)體溫加熱后,形這是很有吸引力的機(jī)構(gòu)。強(qiáng)制回復(fù)。強(qiáng)制回復(fù)最成功的例子是SMA管接頭。事先把內(nèi)徑加工成比被接管外徑小4%,當(dāng)進(jìn)行連接操作時(shí),首先把管接頭浸泡在液態(tài)空氣中,在低溫保溫狀態(tài)下擴(kuò)徑后,把被接管從兩端插入,制作的腦動脈瘤夾可夾住動脈瘤根部,防止血液流入,使動脈瘤缺血壞死。本田等人用厚度為015mm的Ti2Ni板制作的Ag2TiNi復(fù)合夾滿足小而輕、裝卸簡便等要求,效果良好。此外,類墊圈、接骨板和脊柱側(cè)彎嬌形哈倫頓棒等。液氨泄漏探測器、煤氣安全閥、通風(fēng)管道緊急啟動閘門、自動收進(jìn)煙1997年美國航空航天局(NASA)的科學(xué)家利用長3cm,直徑0115mm(01006″)的Ni-TiSMA驅(qū)動火星探測器上的太陽能電池?fù)醢?加熱SMA,使其收縮,通過傳動裝置,打開太陽能電池上的玻璃擋板,電池充電。充電結(jié)束后,偏置彈簧重新使擋板復(fù)位。擋板的有效開合可起到防塵目的。精密控制。因?yàn)镾MA的相變發(fā)生在一定溫度范圍而不是某一13機(jī)器人及控制技術(shù)學(xué)院在Cu-Al-Ni基合金材料的(115m長),其手爪能移動200kg10～20mm,這種內(nèi)窺鏡的直徑為13mm1,2節(jié)彎曲角指令和內(nèi)沿著通路前進(jìn)或后退,大大減小了患者的痛苦,也增加了診斷的準(zhǔn)確性。隨著目前超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展,可進(jìn)一步制成微米級甚至更小的超微仿生物。超彈性應(yīng)用SMA的偽彈性在醫(yī)學(xué)上和日常生活中得到了廣泛的應(yīng),市場上的很多產(chǎn)品都應(yīng)用了SMA 的偽彈(超彈)性質(zhì)Ni2Ti絲、玩具及塑料眼鏡鏡框等。Ni2Ti絲用于嬌形上,即使應(yīng)變量高達(dá)10%也不會產(chǎn)生塑性變形,而且應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變的過程中,應(yīng)變增大較多時(shí)矯正力卻增加很少。故能保持適宜的矯正力,既可保證療效,也可減輕患者的不適感。四、存在的問題和研究方向在SMA的研究和應(yīng)用中,目前存在許多有待解決的問題,例如:由于SMASMA只適用(10HzSMA善材料性能是當(dāng)前迫切需要解決的問題。現(xiàn)有的SMA機(jī)構(gòu)模型在實(shí)際工程應(yīng)用中都還存在一些缺陷,如何克服這些缺點(diǎn),從而精確地模擬出SMA在醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面,需繼續(xù)研究SMA性。SMA目前還沒有形成一條SMA自動生產(chǎn)線,此外材料成本也相當(dāng)昂貴。為了提高應(yīng)用水平,SMASMA研究今后的發(fā)展方向和趨勢可歸納為以下幾方面:充分發(fā)掘、改進(jìn)和完善現(xiàn)有SMA的性能;SMA薄膜的研