摘要
PTT“形状记忆”织物是近三年发展起来的一种新型纺织面料,它是用PTT 长丝织造的轻薄高紧密织物,除具有常规PTT织物的柔软手感以外,还具有常规织物不具备的“易塑形”性和折痕易复平性,前者使织物可以用手工折叠或者抓捏成所需的服装造型,后者使织物在穿着和储存过程中产生的折皱可以通过手抚摸平。从广义上讲,该类面料特性符合形状记忆材料的一般定义,即“具有某一原始形状,经过形变并固定后,在外界条件的刺激下能自动回复到初始形状的材料”。PTT“形状记忆”织物的感观特性又酷似形状记忆金属纤维的混纤面料,所以通常也被称作“形状记忆”织物。
本课题设计了2个不同的织物组织，通过小样试织确定PTT形状记忆织物最基本的上机工艺参数。按照国家标准要求测定了各个试样的透气性，光泽性，耐磨性，刚柔性及折皱弹性等系列的实验。最后，分析总结各个实验数据，得到织物组织对PTT形状记忆织物各个性能的影响。实验表明,PTT 织物的形状记忆效果受大分子材料性能的影响,同时也受其纺织结构的影响,织物经纬交织点越多、紧度越大,则其形状记忆效果越明显。
关键词：PTT记忆织物、折皱回复性、记忆性、刚柔性
ABSTRACT
PTT shape memory fabric is developed in the last three years a new type of textile fabric. it is PTT filament weaving thin woven fabric In addition to the conventional PTT fabrics soft touch, but also with conventional fabric does not haveeasy shaping and creases easily re-leveling, The former so that the fabric can be manually folded or Zhuanie required costumes, which make a crease through the hands touching the fabric in the process of wear and storage Broadly speaking, the type of fabric properties in line with the general definition of the shape memory material, namely, "with a certain original shape after deformation and fixed, under the stimulus of external conditions can automatically reply to the initial shape of the material.PTT "shapethe sensory characteristics of memory "fabric resembles the shape memory metal fiber, mixed fiber fabric, it is usually called" shape memory "fabric.
Two tissues fabric were designed in this paper .Moreover,their mechanics properties were tested in accordance with the national standard test requirements, including of permeability , gloss, abrasion resistance, rigid flexible and crease flexibility. Finally, analyze and summarize the various experimental data, and weave the performance of PTT shape memory fabric and draw PTT shape memory function。
Keywords: PTT memory fabric; crease recovery; memory; rigid and flexible
目录
前言 (1)
第1章绪论 (2)
1.1 PTT形状记忆织物 (2)
1.1.1 形状记忆面料的定义 (2)
1.1.2 形状记忆机理 (2)
1.2 PTT的发展史 (3)
1.3 PTT的市场前景 (4)
1.4 本课题的研究内容 (4)
1.5 本课题研究目的和意义 (5)
第2章PTT纤维的结构及性能 (6)
2.1 PTT纤维的结构 (6)
2.1.1 PTT纤维分子结构 (6)
2.1.2 PTT纤维的聚集态结构[8] (7)
2.2 PTT纤维的基本性能 (9)
2.2.1 PTT的拉伸力学性能 (9)
2.2.2 PTT纤维较低的模量 (10)
2.2.3 PTT纤维的低温染色性 (10)
2.2.4 PTT纤维其他性能 (10)
2.3 本章小结 (11)
第3章PTT形状记忆织物的设计与上机工艺计算 (12)
3.1 织物的设计 (12)
3.1.1 原料的选用 (12)
3.1.2 纱线的设计[12] (12)
3.1.3 织物结构的设计 (13)
3.1.4 织物的经纬向密度 (13)
3.1.5 织物组织图的设计 (13)
3.1.6 织物的经纬向紧度 (14)
3.2织物上机工艺参数设计 (14)
3.3成品织物规格表 (15)
3.4上机织造问题分析 (16)
第4章PTT形状记忆织物的测试 (17)
4.1织物折皱回复性测试 (17)
4.1.1实验原理 (17)
4.1.2实验仪器和试样 (17)
4.1.3实验数据 (17)
4.1.4数据分析 (18)
4.2织物刚柔性测试 (18)
4.2.1实验原理 (18)
4.2.2实验仪器和工具 (19)
4.2.3实验数据整理 (19)
4.2.4测试结果分析 (20)
4.3织物耐磨性能测试 (20)
4.3.1实验原理 (20)
4.3.2实验仪器和工具 (20)
4.3.3实验数据 (20)
4.3.4数据分析 (21)
4.4织物透气性测试 (21)
4.4.1实验原理 (21)
4.4.2实验仪器和工具 (21)
4.4.3实验数据 (21)
4.4.4数据分析 (22)
4.5织物光泽性测试 (22)
4.5.1实验原理 (22)
4.5.2实验仪器和工具 (22)
4.5.3实验结果整理 (22)
4.5.4结果分析 (23)
第5章结论 (24)
参考文献 (26)
致谢 ............................................................................................. 错误！未定义书签。诚信声明............................................................................................ 错误！未定义书签。
西安工程大学本科毕业设计（论文）
前言
记忆织物(MEMORY FABluC)指的是具有形态记忆功能的织物，也有人称记
忆布，或形态记忆布。它是在2005年底由意大利开发研制，有着金属织物的可塑性和光泽感，但比金属织物手感来得更加柔软和不用担心有折痕的损伤，用该织物制成的服装不用外力支撑，就可以独立保持任意形态及呈现任意折皱，用手轻拂后即可完全回复平整状态，不会留下任何折痕，保形具有永久性[2]。
2007年韩国也推出记忆织物，同时香港理工大学也研制出了记忆织物，随后国内工厂也相继开发记忆织物，但是国产记忆类产品的织造还未完全成熟。由于此种织物具有良好的折皱回复复能力(良好的折皱效果和回复能力是目前国际最新潮的功能性织物的特点)、手感舒适、光泽柔和、抗污染、耐化学性、尺寸稳定、抗静电、抗紫外线等特点，而最重要的是，有了“记忆’，之后，织物变的免烫、易护理，所以相关纺织人士预测未来几年内内记忆类服装将是市场的主流时尚产品[1]。记忆织物适合做西装，风衣，夹克，女士套装等。
本课题主要研究了具有形状记忆功能的PTT纤维。PTT纤维除了具有特别优异弹性回复性，还具有优良的抗折皱性和尺寸稳定性、易染色性以及良好的屏障性能，能经受住X射线消毒，并改进了抗水解稳定性，因而它可用于开发高级服饰和功能性织物。由它制作的服装穿着舒适，触感丰满，易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，PTT纤维不仅其拉伸回复性、耐污性与锦纶66相当，而且其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均优于锦纶，正因为如此，它将引领下一时期化学纤维发展的新动向[4]。
本课题主要对PTT织物的基本性能进行测试。通过以PTT长丝为原料，设计两种织物进行小样试织，并进行各项性能测试。本论文分为五部分：第一章简单介绍了形状记忆织物及PTT的市场前景;第二章是对PTT纤维的结构与性能进行分析；第三章进行小样的设计，并对成品规格进行分析；第四章是对所织的两种织物进行性能测试及对结果进行分析。第五章对全文进行总结，得出结论。
第1章绪论
1.1 PTT形状记忆织物
PTT形状记忆功能的织物，织物光泽柔和亮丽，抗绉防缩性能好，有芯吸排汗和抗紫外线功能。记忆织物的原料是PTT纤维，通过提高纤维表面的摩擦力，经过处理的形状会一直保留，纤维好像具有了“记忆”功能。形象点来说，该类新型的织物经手抓后会有皱痕，但再经抚平又消失，这个就很像人类的记忆功能。用其制成的织物经过染色处理后，表面会折出很多侧细孔，能很快吸汗并迅速干燥，快速将汗排出，而且织物具有很好的挺括性、滑爽性，及免烫效果。用它制成的成品在5％应变作用下，回复率为93％(而PET纤维在5％应变作用下，回弹率是63％)1151，所以用其制成的织物具有良好的折皱回复性，对许多溶剂包括干洗剂，有很好的稳定性，能防污，耐日照，耐气候，是新一代的绿色产品[3]。
1.1.1 形状记忆面料的定义
形状记忆纤维是指纤维一次成形时，能记忆外界赋予的初始形状和特性，定性后的纤维可以任意的发生形变，并在较低的温度下将此变形固定下来。但当已经变形的纤维遇到特定的外部刺激时，形状记忆纤维可回复至原始形状，也就是说最终的产品具有对纤维最初形状记忆的特性，使用该种形状记忆纤维制得的织物被称为形状记忆织物.
1.1.2 形状记忆机理
形状记忆织物中PTT纤维充当“记忆原始形状”的弹性单元角色。PTT纤维在伸长率20％时弹性回复率可达100％，分子构象不发生变化。PTT的玻璃化转变温度为40℃-45℃，使可逆相的转变温度较低，让PTT服装的熨烫变为简单的手摸成为可能。PET(涤纶)虽具有两相结构，但它的相转变温度为80°，与人体温度和环境温度都相差较远，使它在日常生活中很难体现形状记忆功能[2]。
根据上述材料的结构性能分析织物的记忆机理。首先高分子材料由玻璃态向高弹态的变化赋予了其形状记忆功能。因为玻璃化转变温度(Tg)以下表现为刚性
与脆性；以上表现为弹性与柔性，在其附近，机械性能会发生明显变化。其次外聚合物为两相结构，即固定相和可逆相。固定相可以是聚合物中的交联结构、部分结晶结构等，作用为初始形状的记忆和回复；可逆相则为发生玻璃态与高弹态可逆转变的非晶相结构或产生结晶与结晶熔融可逆变化的部分结晶结构等，负责第二次变形和固定。形状记忆材料的应用价值取决于可逆相转变所需的外界条件。PTT形状记忆织物的记忆功能不但与纤维的结晶度、取向度等内部结构有关，还与纺织结构密切相关。高密低捻的纺织结构充当“让织物发生第二次变形和固定”的可逆相角色，即纺织结构提供织物或服装形态的可塑性，强化可逆相的作用，否则不足以固定变形态。
1.2 PTT的发展史
随着人们的生活水平和文化品位的日益提高，着装理念也发生了新的变化：由过去传统的注重结实耐穿，防寒保暖变为当今的崇尚时尚自由，运动休闲，强调舒适合体，随意自然又美丽大方，更加亲睐于个性与时尚能够完美结合的服装；同时，服装也正朝着更加切合人体曲线而又尽可能减少束缚的趋势发展。20世纪中叶开始，新型高分子材料已成为纺织科学技术发展与进步的重要基石。新型聚酯PTT是20世纪90年代中期取得产业化开发成功的新型高分子材料，是继30年代的尼纶，40年代的腈纶，50年代的涤纶和氨纶之后，又一项重要的有机高分子纤维聚合物[3]。
PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)纤维是美国Shell公司开发的一种性能优异的聚酯类新型纤维，它是由纯对苯二甲酸(PTA)和1，3一丙二酵(PDO)缩聚而成。虽然，PTT早在1941年就已成功的在实验室合成了，但直至20世纪90年代PTT才实现工业化，原因是制造PTT的主要原料1，3一丙二醇单体工业化较难，20世纪90年代，国际上几家大公司相继在1，3一丙二醇合成新工艺上取得突破，从而使PTT 生产进入工业化开发阶段。目前美国、欧洲、日本、韩国及我国台湾都已开始工业化生产PTT，并掀起开发热潮，但世界PTT生产能力主要集中在美国。
PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性，加上本身固有的弹性回复能力，以及能常温染色等特点，把各种纤维的优良服用性能集于一身，从而成为当前国际上最新开发的热门高分子新材料之一。
1.3 PTT的市场前景
随着l，3一PDO合成技术的突破，PTT纤维的制备不再存在技术难关，可降解的加工方式必定会迎合环保的需求，而其性能优势又使其具有广泛的应用前景，因此，PTT纤维必将成为2l世纪被广泛应用的化纤新材料。PTT纤维被人们认为是21世纪新的大宗纤维，发展潜力巨大，前景广阔.[5]
(1)从技术角度看，1，3-PDO与PTA的聚合、纺丝、后加工等都与PET工艺上无大的差别，PTT能否广泛应用的关键取决于能否得到低成本的l，3-PDO，而1，3-PDO 的制造技术近年来获得了突破性进展，使PTT的生产成本不断下降。
(2)从性能和应用角度看，由于PTT的优异性能，它可以广泛用于衣料、产业、
装饰和工程塑料等各个领域，特别是在地毯领域将成为PA强有力的竞争对手。据有关专家估计，PTT纤维的需求量大约55％来自地毯领域，其余的45％为其他纺织品领域。
(3)从企业动向角度看，以壳牌和杜邦两公司为先导，认为这一聚酯新技术是支撑未来聚酯事业发展的方向，其技术领先，市场广阔，使世界化纤化工企业争先发展PTT树脂及其纤维。近年来，在世界各地出现了开发和生产PTT纤维的热潮。
4)PTT纤维除了具有特别优异弹性回复性，还具有优良的抗折皱性和尺寸稳定性、易染色性以及良好的屏障性能，能经受住X射线消毒，并改进了抗水解稳定性，因而它可用于开发高级服饰和功能性织物。由它制作的服装穿着舒适，触感丰满，易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，P1T纤维不仅其拉伸回复性、耐污性与锦纶66相当，而且其蓬松性与弹性、低静电、耐磨性及低的吸水性均优于锦纶，正因为如此，它将引领下一时期化学纤维发展的新动向。
1.4 本课题的研究内容
本课题的题目为PTT形状记忆织物的性能研究。PTT形状记忆功能的织物，织物光泽柔和亮丽，抗绉防缩性能好，有芯吸排汗和抗紫外线功能。而且PTT纤维综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性，加上本身固有的弹性回复能力，以及能常温染色等特点，把各种纤维的优良服用性能集于一身，从而成为当前国际上最新开发的热门高分子新材料之一。因此，PTT织物的研究，势在必
行。研究本课题的内容包括以下几点：
（1）了解PTT织物的形状记忆机理及PTT纤维的结构与性能，初步认识到PTT纤维对形状记忆织物效果的影响。
(2)PTT记忆织物的设计、织造，分别采用PTT长丝设计不同规格产品、进行小样试织，从而分析其织造中遇到的问题并逐步进行改善。
(3)PTT记忆织物的性能测试和对不同规格的记忆织物进行分析比较，通过测试其折皱回复性，刚柔性，耐磨性，光泽度及透气性，分析PTT织物各项性能的影响因素。
1.5 本课题研究目的和意义
PTT纤维作为一种全新的产品，研究和开发PTT织物在纺织品的应用上具有较大的实践意义。本课题的主要意义在于：
首先，对记忆织物的织造工艺的优化可以指导记忆织物实践生产，可以实现记忆织物的产业化；对记忆织物性能的研究可以指导目前记忆织物的开发：对记忆织物提出新的评价指标可以为衡量记忆织物的好坏作为参考。
其次，随着人们生活水平的不断提高，生活节奏不断加快，免烫易护理的服装更适合人们现在的生活，PTT织物及地毯等的出现符合现在人们的生活需求，对其开发和利用在人们日益重视生活质量的今天，具有极其重要的意义。
最后，具有一定的经济和社会效益，PTT纤维的各种性能和锦纶接近而且好过锦纶，所以将来PTT纤维的生产成本下降，将来可以代替锦纶，在其对纺织品及其他领域，人们有了更多的选择，而且有助于增加纺织产品的品种，提高纺织服装产品的档次，替代涤纶和锦纶而成为21世纪大型纤维。
第2章PTT纤维的结构及性能
2.1 PTT纤维的结构
2.1.1 PTT纤维分子结构
PTT即聚对苯二甲酸丙二醇酯是l，3一丙二醇(PDO)和对苯二甲酸(FPA)缩聚
制成的芳香族聚合物[6]。它的分子结构为：，从分子单元结构上看，与PET和PBT的偶数个亚甲基单元相比，PTT的结构单元中含有奇数个亚甲基单元。研究表明，高聚物结构中奇数个亚甲基单元会在大分子链之间产生“奇碳效应”，使苯环不能与3个亚甲基处于同一平面，临近两个羰基的斥力不能呈180°。平面排列，只能以空间120°错开排列，由此使得PTT大分子链形成螺旋状排列。研究显示，PTT的奇数亚甲基结构表现出较PET、PBT优良的回弹性，其回弹性不是按亚甲基的数量排列，而是PTT>PBT>PET。X衍射显示PTT的高回弹性来自于晶体结构，PTT纤维在刚开始伸长时，其晶体的晶格应变的数量几乎等同于宏观应变，而PET、PBT不存在，以致它们的大分子构象也不同。图I是PET、PTT、PBT的大分子构象，在结晶单元中PET、PBT的分子形式成直棒状，分子链也几乎展开。研究表明，PET的结晶单元在C轴上的长度是分子链完全展开时的98％，PBT 为88％一96％，而PTT的结晶单元在C轴上的长度则是分子链完全展开时的75％。这是因为PTT具有像弹簧一样的分子结构，正由于这种结构，PTT的形变就象弹簧那样能够发生键角的改变和键的旋转。Dandurand等通过X射线和电子衍射方法，研究了PTT晶体呈现明显的“Z”字形构象，使得PTT大分子链具有如同线圈式弹簧一样变形的弹性。Jakeways和Ward等也发现了同样的规律，这种非伸直链型的螺旋状结构就象弹簧一样，在纵向外力作用下，“旁式”单元发生键旋转而转变为“反式”构象。由于这种构象转变仅仅包含C-C和C一O键旋转，分子链的伸长很容易发生，而且在这种键旋转过程中分子的构型并未发生变化，所以构象转变完全是可逆的，外力除去后又恢复原状，这种结构赋予了PTT良好的内在回复性，而且纤维的模量较低[7]。
图2-1 几种聚酯在结晶状态下大分子链的形态结构
PTT聚合物在分子量、分子量分布及其物性方面与PET、PBT聚合物相似，PET、PTT聚合物与其他热塑性聚合物的主要性能比较见表2-1：
表2-1 PTT聚合物与其他热塑性聚合物的主要性能比较
纤维种类 PTT PET PA6
熔点（℃） 228 265 220
玻璃化温度（℃） 45-65 80 40-87
密度（g/） 1.33 1.40 1.13
吸水率%(24h) 0.03 0.09 1.9
2.1.2 PTT纤维的聚集态结构[8]
研究表明，PTT结晶结构属于三斜晶系，每个晶胞沿C轴方向含有一个大分子链的两个重复单元。Ho Rongming等研究比较精确的晶胞参数如表2-2所示。与PBT 不同，当拉伸力去除后，PTT纤维并未发生结构形变。这一具体的特征也许可以用来解释PTT优于PET和PBT的良好的弹性回复。
表2-2 PTT、PET和PBT的结晶参数
A（错误！未找到引用源。） B（错误！未找到引用源。） C（错误！未找到引用源。）错误！未找到引用源。（°）错误！未找到引用源。) 晶区密度
PET 4.56 5.94 10.75 98.5 118 112 1.515 PTT 4.6 6.2 18.3 98 90 112 1.387 PBT 4.83 5.95 11.67 100 64 69 1.395
Huang，JiehMing等通过DSC、WAXD和NMR等方法，研究了PTT的结晶性能，发
现虽然通过DSC能观察出两个峰，但是实质上PTT只有一种结晶结构存在。因为两个峰是由于原始结晶区熔融吸热形成的，另一个峰则是由于原始结晶区熔融后，重新形成的结晶区熔解形成的.Ponnusamy等通过差热分析方法，研究了聚对苯二甲酸(乙二醇／丙二醇)共聚酯的结构性能，发现l，3丙二醇的含量对于共聚物的结晶度有较大的影响。随着1，3丙二酵含量的增加，共聚酯的结晶度降低；当1，3丙二醇含量增加到60％以上时，共聚酯为完全无定形材料，分解温度明显降低；而当l，3丙二醇含量为100％时，材料又成为结晶性的共聚物。韩国的Kim等人利用瓜光谱方法，研究了在各种温度条件下未拉伸PTT薄膜的纯结晶和无定形的特征光谱，提出了以1465cml作为晶区的特征谱带和1173cm以作为无定形区的特征谱带的分析方法，通过对特征光谱的因子分析，可以计算出样品的结晶度，其结果与由密度梯度法测得的结晶度有很好的线性相关性。PTT纤维结晶与PET纤维结晶有所相似，但它的晶格堆积要比PET纤维疏松，不如PET纤维那样致密。PTT纤维的聚集态结构可以采用修正结晶聚合物的“缨状胶束模型”(图2)。在该模型中，分子链结晶时可以在晶区内形成柬状微晶，也可以形成具有规则的几何外形的折叠链结构，分子链在各种晶格内主要按能量较低的螺旋状”z”字形构象排列，而且结晶单元在晶区内即能无规则分布，也可以沿择优方向取向，如沿纤维轴方向的择优取向。聚合物的非晶区则是一种局部有序的结构，它主要包括两个区域，一是有序区域，它是由分子链相互平行而成的所谓“颗粒”，在颗粒中平行链的排列比较规整，但比晶区结构要差得多，并且一个分子链可以形成几个颗粒，分子链在有序区域也可以是部分平行排列的，形成部分接近螺旋状的“z，’字形构象；二是无规则区域，它是颗粒与颗粒之间完全无规则的区域，混杂有相对分子质量较低的分子链和贯穿几个颗粒的大分子链的过渡区，分子链在该区域基本上按杂乱无章、相互缠结的无序构象排列。另外，还存在有序程度介于晶相与非晶相之间的中间相。在外力作用下，分子链在晶区和非晶区内都会发生沿纤维轴方向的择优取向，使得纤维聚集态结构的有序化程度提高，而且其中非结晶区排列的有序化转变比晶区更容易发生，非晶区内分子链的有序化转变，使非晶区内的有序区域增大，纤维内部沿纤维轴方向近似螺旋状的“z”字形构象排列的分子链增加，这种结构赋予了纤维具有较好的弹性回复性能。
图2-1 修正的缨状胶束模型
(a)束状微晶；(b)折叠链品片；(c)非晶区的有序区域；(d)非晶区的无序区域
2.2 PTT纤维的基本性能
2.2.1 PTT的拉伸力学性能
PTT纤维的突出优点是优异的拉伸回弹性，在对PET、PBT和PTT纤维拉伸回复性的研究中，发现回复性从大到小的顺序是PTT-PBT-PET。PTT纤维结构相允许芳香环对于基本晶格的C轴产生倾斜角，使聚合物链形成明显的“z”形，由于这种构象可以很容易地进行拉伸，所以PTT易于拉伸，且呈现优良的拉伸可逆性。理论上，纤维拉伸20％时，其急弹性伸长回复率可达82％，保持15rain以上其伸长形变几乎回复到零，其缓回弹形变回复率近18％，总弹性回复率几乎可达100％，回复率极好，弹性适中，不会产生紧绷感，而且还易于维护，即使做多次拉伸循环，PTT纤维仍显示优异的拉伸回弹性，不仅高于聚酰胺纤维，更远高于其它聚酯纤维[9]（如表2-3所示）。
表2-3 几种纤维的伸长比较
纤维种类 PTT PET PBT PA6 急弹性伸长回复率（%） 82 32 54 68
15min缓弹性伸长回复率（%） 18 12 22 12 总回复率（%） 100 44 76 80
因为PTT具有螺旋分子结构，在外力作用下，像弹簧那样能够发生键的旋转和键角的改变，PTT纤维更容易发生形变，初始模量低，PTT断裂功要比PET大，
因此抗外力拉伸破坏能力强。
2.2.2 PTT纤维较低的模量
PTT纤维的模量指标低于涤纶而与尼龙相仿，其杨氏模量的情况也相仿。资料介绍，PET、PTT、PA的杨氏模量分别是10-3、9．7、9．56。与涤纶纤维和制品的刚性相比，PTT纤维和织物的手感更接近于尼龙的柔软而舒适的感觉。PTT
的初始模量为2．58N／m2，明显低于PET的初始模量(9．1 5N／m2)。PTT纤维与PET纤维的模量在伸长l％以下时有所不同，拉伸0％～1％时，模量为25cN／dtex，比PET纤维低得多而且PET纤维的初始模量跟拉伸比有关，而PTT纤维的则与拉伸比无关。当拉伸比增大时，PET纤维的初始模量增加，同时伸长相应减少，所以PET可以纺制高模量，低伸长的纤维，而PTT则不能。
PTT纤维强度比PET纤维低，是由于其结晶度、取向度、晶格紧密比PET低，断裂伸长率却比普通PET纤维大得多，因为PTT纤维具有像弹簧一样的分子结构，更易发生形变。PTT纤维Z型构象可以很容易地进行拉伸，所以PTT的初始模量低。
2.2.3 PTT纤维的低温染色性
对纯PTT纤维最适合的染料是分散染料，使用分散染料染色，温度必须在玻璃化温度(Tg)以上才能染成深色。PTT纤维的Tg为55℃,PET纤维81℃。其染色性能优于PET纤维，PTT的最佳染色温度是110度，但在100度时仍有很高的上染率，通常可在常压沸染，在95度时，PTT纤维外部就能染成深色，而PET纤维只能染成很浅的色泽。在120度时，染料分子能进入PTT纤维内部，染色深且坚牢度高，而对PET纤维，染料分子依旧无法渗入。
2.2.4 PTT纤维其他性能
PTT纤维除了具有特别优异的柔软性和弹性回复性，还具有优良的抗折皱性和尺寸稳定性、易染色性以及良好的屏障性能，能经受住射线消毒，并改进了抗水解稳定性。因而,它可用于开发高级服饰和功能性织物。由它制作的服装穿着舒适，触感柔软，易洗、快干、免烫，符合人们生活快节奏的要求；同时，PTT 纤维不仅其拉伸回复性、耐污性与锦纶66相当,而且其蓬松性与弹性、低静电、
耐磨性及低的吸水性均优于锦纶，正因为如此，它将引领下一时期化学纤维发展的新动向。
总之，PTT纤维兼有PET和PBT的优点，有PA纤维的某些特性，因此PTT纤维的有光明的前景，其应用领域也将不断拓展，是在产业领域的应用将成为新的亮点无疑PTT纤维的出现使聚酯纤维的发展进入了新的发展阶段[10]。
2.3 本章小结
本章主要得出以下几点结论[10]：
(1)PTT晶体呈现明显的“Z”字形构象，使得PTT大分子链具有很高的弹性。
(2)PTT纤维的结晶结构与PET纤维结晶相似，但它的晶格堆积要比PET纤维疏松。而且结晶单元在晶区内可以无规分布，也可以择优方向取向，如沿纤维轴方向的择优取向。
(3)PTT纤维模量较低易于拉伸，且呈现优良的拉伸可逆性。
(4)PTT纤维低染色温度低，最佳染色温度为110摄氏度。
第3章 PTT形状记忆织物的设计与上机工艺计算
3.1 织物的设计
3.1.1 原料的选用
PTT纤维是一种性能优异的聚酯类新型纤维，其分子链呈特殊的Z字形结构，有较大的伸长和较低的模量。有人将PTT纤维称作21世纪的大型纤维，其商品名称为科尔泰拉（Corterra），全名是聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，PTT纤维具有以下优良特性[9]：
（1）它具有良好的回弹性和拉伸性
PTT纤维的伸长率为50%～60%，经过10次﹥10%（20%）的最大拉伸后，仍能有87%（81%）的回复；
（2）PTT纤维具有柔软的手感和高蓬松性
这是由于PTT纤维特殊的分子结构，以及独特的加工工艺所造成的，所以PTT 纤维及其产品具有特殊的手感和风格，以及良好的悬垂性；
（3）PTT纤维具有优异的低温（110℃）染色性
PTT纤维可以在无载体当然情况下，常压沸染，而且坚牢度高；
（4）PTT纤维具有很强的适应性能
因为PTT纤维属于聚酯类纤维，所以其具有同涤纶类似的耐黄变性，耐气候和耐药品性能，因而PTT纤维在各种应用方面都有很强的适应性；
（5）PTT纤维的耐磨性能
PTT纤维的耐磨性能明显优于涤纶，仅次于锦纶66；
（6）PTT纤维的环保性能
PTT纤维的易染性能使其有利于染料的节约，并且可以在中性条件下经行染色，这些都有利于环境的保护。
由于PTT纤维具有以上优良的特性，且将来会应用广泛，所以本实验主要研究PTT纤维及其织物的形状记忆功能。
3.1.2 纱线的设计[12]
因为纱线中具有不同层次的缝隙和孔洞，纱线的横截面不规则并且容易变
形，纱线的线密度是纱线最重要的规格特征指标之一，它直接影响到织物的性能、手感和外观风格。因此纱线细度的确定非常重要，本实验结合各方面的影响因素以及客观的实验条件限制，采用75D/36df的纯PTT长丝作为经纬纱进行织造。
3.1.3 织物结构的设计
不同的织物组织，经纬纱的交织次数也不尽相同，纱线之间的摩擦次数也不同，织物的紧度也不同，种种因素导致不同的组织设计，其织造的形状记忆织物的效果也不同，具体问题的分析在第四章展开。
3.1.4 织物的经纬向密度
织物经纬密度的大小对织物的使用性能和外观风格影响很大。经、纬纱密度大，织物就紧密、硬挺、坚牢；密度小，织物就稀薄、松软、透气。织物经纬向密度越大，紧度越大，纱线之间的摩擦阻力越大，使织物不易受外力变形。同时织物密度也跟纱线的粗细有关，由于所用的PTT长丝较细，而要达到设计的幅宽就必须加大密度，织造出符合规格的织物。由于织机条件有限及纱线质量较差，本课题织物的经纬向密度均为360根/cm。
3.1.5 织物组织图的设计
在纱线确定，经纬密度固定的前提下，织物组织图的设计直接影响到PTT的各项性能。经过分析，当织物组织交叉次数多时，织物中纱线可移动形变能力差，在外力作用下，不易发生形变，抗压能力强。因此，织物经纬交织点越多，紧度越大，则其形状记忆效果越明显[15]。故本课题选择平纹与斜纹织物组织结构。结构图如下：
图3-1 织物组织图
3.1.6 织物的经纬向紧度
各种织物，即使原料、组织相同，如果紧度不同，就会引起使用性能与外观风格的不同。试验表明，经纬向紧度过大的织物其刚性增大，抗折皱性下降，耐平磨性增加，耐折磨性降低，手感板硬。而紧度过小，则织物过于稀松，缺乏身骨。经纬纱紧度的计算公式如下[14]：
Ej=djPj Ew=dwPw
d=kd 错误！未找到引用源。 (kd=0.03568)
其中Pj=Pw=360根/10cm ，Tt=8.33tex,且平纹与斜纹的参数相同，经计算可得Ej=Ew=37.8
3.2织物上机工艺参数设计
该织物采用细度为75D/36df 的PTT 长丝做经纬纱，布幅为25cm ，布长100cm 。主要工艺参数计算如下[6]：
a.确定织缩率
在小样织机上试织一块坯布，根据以下公式(工厂经验法)初步确定其织缩率：
K-常数，查表[6]知为0.0014；Pw-纬密（根/10cm ）；Ntw-纬纱线密度
b.确定总经根数
总经根数=）边组织毎筘穿入数地组织毎筘穿入数
（边纱根数标准幅宽
经纱密度-110?+?
计算总经根数时小数不计取整数，如果经纱根数不是穿筘的整数倍时进行修正，使其成为穿筘的整数倍。
c.筘号的确定
公制筘号=纬纱织缩率）（毎筘传入经纱平均数
）经纱密度（根-110/ cm 英制筘号=97.1公制筘号
由于实验设备有限，本实验均采用的公制筘号为120齿/10cm 。
d.筘幅的确定
由以上公式可计算出如下参数：
表3-1 上机工艺参数表
工艺参数 平纹 斜纹
经密(根/10cm) 320 380
纬密(根/10cm) 360 370
总经根数(根/10cm) 924 864
织缩率(%) 6.5 8.9
筘号(齿/10cm) 120 120
筘幅(cm) 25.5 24.6
每筘入数(根) 3 3
穿综方法 顺穿 顺穿
3.3成品织物规格表
表3-2 成品规格表
工艺参数 平纹PTT 斜纹PTT
坯布幅宽（cm ） 25.5 24.6 成品幅宽（cm ） 24 22.5 上机经密（根/cm ） 362 357
成品经密(根/cm) 360 370
成品纬密(根/cm) 420 410
总经根数(根) 924 864
每筘穿入数(根) 3 3
公制筘号(齿/cm) 111 111
平方米克重（g/㎡） 77.5 79.5
3.4上机织造问题分析
1）所使用PTT纱线属于网络丝，没有加捻，故纤维在纱线内束缚程度较差，纱线结构不良，纤维容易分离松散，故纱线的耐磨性较差，织造过程中分丝严重。2）PTT长丝本身具有较大的强力及弹性，且长丝没有加捻，上浆不良，容易分丝。在整经时必须加大张力，保证长丝在织造过程中，经纱不交叉，不打结，且张力均匀，减少长丝之间的摩擦，才能保证纱线不易断，不分丝，织造的织物布面平整。
3）由于是在小样织机上进行织造，打纬的力度是由个人控制，导致纬向张力不匀，而且在打纬过程中，长丝中的许多单丝很容易被筘齿打断，导致织物表面不平整，易起毛起球。故在打纬过程中，不能猛打纬，要慢慢的用力打纬。
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，
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。
形状记忆合金在医学领域的应用 1.形状记忆合金的特性 1.1形状记忆合金的结构特性 形状记忆效应(Shape memory effec,t SME)是由于马氏体相变而产生的。具有热弹性(半热弹性)或应力诱发马氏体相变(Stress inducedMartensitic trans-formation, SIM)的形状记忆合金(Shape memory al-loys, SMAs),在马氏体状态下进行一定限度的塑性变形,则在随后的加热过程中,当温度超过马氏体逆相变温度时,材料就能恢复到变形前的体积和形状。 1.2形状记忆合金的分类 形状记忆合金主要分为Ti-Ni基、Cu基及Fe基形状记忆合金。前两种合金主要为热弹性形状记忆合金,Fe基形状记忆合金为半热弹性形状记忆合金,其中用于医学领域的 TiNi 形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应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。 形状记忆效应主要分为：单程记忆效应，双程记忆效应和全程记忆效应。 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。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。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.形状记忆合金的发展 首次被发现并公开报道某些合金中具有形状记忆效应这一现象的发现，可以追溯至1938年，美国哈佛大学的A.B.Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金中发现了马氏体的热弹性转变,即在加热与冷却过程中，马氏体会随之收缩与长大。1918年前苏联学者Kerdjumov曾预测到有一部分具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变。1951年张禄经和T．A．Read报道了原子比为1∶1的CsCl 型AuCd合金在热循环中会反复出现可逆相变。数年后．T．A．Read又和M．W．Burkard在InTi合金中发现了同样纳可逆相变。一直到20世纪60年代初，这种观察到的形状记忆效应只看作是个别材料的特殊现象。甚至在1958年布鲁塞尔国际博览会上展出过用AuCd合金制作的重物升降机，都未引起足够的注意。 1963年，美国海军武器实验室W.J.Buchler等人在等原子比NiTi合金中发现了形状记忆效应后，才引起人们的重视，从此形状记忆合金进入了研究和应用的新阶段。到1975年左右，全世界相继开发出具有形状记忆效应的合金达20
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。
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]。
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。 1
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
形状记忆合金未来展望 一、引言 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。 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。 1969年，Rsychem公司首次将Ni-Ti合金制成管接头应用于美国
F14 战斗机上；1970年，美国将Ti-Ni记忆合金丝制成宇宙飞船用天线。这些应用大大激励了国际上对形状记忆合金的研究与开发。20世纪7 年代，相继开发出了Ni-Ti 基、Cu-Al2-Ni 基和Cu-Zn-Al 基形状记忆合金；80 年代开发出了Fe-Mn-Si 基、不锈钢基等铁基形状记忆合金，由于其成本低廉、加工简便而引起材料工作者的极大兴趣。从20世纪90 年代至今，高温形状记忆合金、宽滞后记忆合金以及记忆合金薄膜等已成为研究热点。 从SMA 的发现至今已有四十余年历史，美国、日本等国家对SMA 的研究和应用开发已较为成熟，同时也较早地实现了SMA 的产业化。我国从上世纪70 年代末才开始对SMA 的研究工作，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公认，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SMA 的基础理论和材料科学方面的研究我国与国际先进水平尚有一定差距，尤其是在SMA 产业化和工程应用方面与国外差距较大。近十年来，我国在SMA的应用和开发方面更是取得了长足进步。现在，我国的SMA产业化进程方兴未艾，国内涌现了一大批以SMA原料及产品为主要生产、经营项目的高科技公司。可以预见，未来几年我国SMA的研究和应用开发将会有令人瞩目的发展，甚至可能出现较大突破。 SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。两项自由能之差作为相变驱动力。两项自由能相
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
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，
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
形状记忆合金材料的性质与应用综述 【摘要】形状记忆合金是一种新型功能材料，在各个领域有着广泛的应用。本文简要介绍了形状记忆合金的特性、应用以及发展前景。 【关键词】形状记忆合金应用发展现状 【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的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年做出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。[3]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 Ti-Ni合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了科学界与工业界的重视。这种新型功能材料目前已广泛用于电子仪器、汽车工业、医疗器械、空间技术和能源开发等领域。 一、形状记忆合金的分类 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。 二、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A f点、低于M d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。 三、形状记忆合金在各领域的应用 1、医疗方面： 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。 [1]如介入疗法，将各类人体腔内支架、经过预压缩变形后,能够经过很小的腔隙安放到人体血管、消化道、呼吸道、以及尿道等各种狭窄部位，支架扩展后，在人体腔内支撑起狭小的腔道。具有疗效可靠、使用方便、可大大缩短治疗时间和减
形状记忆合金 摘要：扼要地阐述了形状记忆合金机理、常用制备方法、介绍了形状记忆合金的发展前景。 关键词：形状记忆合金、形状记忆效应、NiTi、锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工、粉末成形、包套碎片挤压成形、溅射沉积薄膜 引言：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变形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 形状记忆效应的机理 具有马氏体逆转变，且M s与A s温度相差很小的合金，将其冷却到M s点一下，马氏体晶核随着温度下降逐渐长大，温度上升的时候，马氏体相又反过来同步地随温度升高而缩小，马氏体相的数量随温度的变化而发生变化，这种马氏体称为热弹性马氏体。 在M s以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变，形成的马氏体称为应力诱发马氏体。有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体，应力增加时候马氏体长大，反之，马氏体缩小，应力消除后马氏体消失，这种马氏体称为应力弹性马氏体。应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变，当除去应力时，这种附加应力也随之消失，这种现象称为超弹性或者伪弹性。 将母相淬火得到马氏体，然后使马氏体发生塑性变形，变形后的合金受热时，马氏体发生逆转变，开始回复母相原始状态，唯独升高至A f时，马氏体消失，合金完全恢复到母相原来的形状，呈现形状记忆效应。如果对母相施加应力，诱发其马氏体形成并发生形变，随后逐渐减小应力直至除去时，马氏体最终消失，合金恢复至母相的原始形状，呈现伪弹性。 2 形状记忆合金的加工方法 加工工艺：锻造→热挤压→轧制和拉拔→冷加工→粉末成型→
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,