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記憶合金花的動作變化情況引例CompanyLogo主要內(nèi)容形狀記憶合金的分類形狀記憶合金的性能形狀記憶合金的應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,簡稱SMA)

具有形狀記憶效應的金屬，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（ShapeMemoryEffect,簡稱SME）

在高溫下處理成一定形狀的金屬急冷下來，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，通過馬氏體逆相變恢復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及性能CompanyLogo形狀記憶合金分類（1）單程記憶效應

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)生形狀回復的現(xiàn)象，顯示出記憶熱態(tài)形狀的能力。

（2）雙程記憶效應

加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又恢復低溫相形狀，這個過程可以重復進行，顯示出能分別記憶冷和熱狀態(tài)下原有形狀的能力，稱為雙程記憶效應。

CompanyLogo（3）全程記憶效應

加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應。三種記憶效應的比較CompanyLogo●機械性質(zhì)優(yōu)良，能恢復的形變可高達10％，（一般金屬材料＜0.1％）。在智能材料和智能機械的設(shè)計中有重要的價值。形狀記憶合金的性能●加熱時產(chǎn)生的回復應力非常大，可達500MPa?！窨筛惺軠囟?、外力變化并通過調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu)來適應外界條件——對環(huán)境刺激的自適應性?！駸o通常金屬呈現(xiàn)的“疲勞斷裂”現(xiàn)象。CompanyLogo形狀記憶合金的應用CompanyLogoNiTi形狀記憶合金折疊發(fā)射自動張開的宇航天線原理圖月球上的“奇葩”

——宇航天線工業(yè)應用CompanyLogo連接件和緊固件形狀記憶合金管接頭用相變點約-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)徑擴大約7-8%，擴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)徑恢復到擴徑前狀態(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)動器、控制器等應用在智能機器人中智能控制器溫控智能機器人元件

智能機器人CompanyLogo當心臟出現(xiàn)毛病，不可能用手術(shù)治療時，不得不依賴于心臟移植或人工心臟。可以用形狀記憶合金制造人工心臟用人造肌肉，用以充當人造心臟的驅(qū)動源。人工心臟用人造肌肉人造心臟醫(yī)學應用CompanyLogo治療粉碎性髕骨骨折比較困難，我國設(shè)計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，能從多個方向產(chǎn)生恢復力并作用于髕骨，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

形狀記憶效應源自材料中發(fā)生的馬氏體相變。德國金屬學家Martens發(fā)現(xiàn)：鋼在奧氏體高溫區(qū)淬火時，原來面心立方的奧氏體晶粒內(nèi)以原子無擴散形式轉(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，他們的研究在當時并沒有受到世界的重視；1951年，美國的里德等人在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；隨后，在InTi合金中也發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效應。這些合金價格昂貴，難以實現(xiàn)應用，人們開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，美國海軍軍械研究所將NiTi合金作為對溫度敏感的振動衰減合金加以研究，在討論該項研究經(jīng)費分配時，某一成員用手將這種材料制成的細絲一端彎曲，無意中靠近手中點燃的雪茄，忽然發(fā)現(xiàn)靠近火焰部分的細絲伸直了。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。NiTi合金具有強度高、塑性大、耐腐蝕性好、成本相對低廉等許多特點而引起極大關(guān)注，人們開始考慮形狀記憶合金的廣泛應用。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。