形状记忆合金的简介、应用与研究趋势摘要作为新型功能材料的形状记忆合金, 由于其特有性能——相变的形状记忆效应, 在机械、电气、宇航、医疗卫生、日常生活等领域得到广泛应用。本文综述了形状记忆合金的发展概况，简要介绍形状记忆合金的发展历史和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, 指出了今后的发展趋势与研究方向。
关键词: 形状记忆合金，应用，发展趋势，SMA。
Brief Introduction,Application and Research Trend of
Shape Memory Alloy
Abstract: The shape memory alloy (SMA) is a new functional material which has shape memory effect of transformationand makes them so useful for many fields, such as mechanical, electrical, aeronautical, medical and health domestic etc. The general development of the shape memory alloy (SMA) is summarized, and its applications in different fields are briefly introduced. Also, problems in the study of SMA at present are analyzed. Finally , The development foreground and research directions of SMA in the future are pointed out.
Keywords: shape memory alloy ,application,development trend,SMA.
1 引言
形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)是指一类具有一定形状的合金，在低温下发生塑性形变并固定成另一种形状，当把它加热到某一临界温度以上，又可恢复初始形状。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) 。
2 形状记忆合金的发展概况
1938 年, 美国的Greningerh 和Mooradian在Cu-Zn 合金中发现了马氏体的热弹性转变。1951 年, Chang 和Read 在Au-4715at% 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。1963 年, 美国海军武器实验室的Buehler 等人发现等原子比的T-i Ni 合金具有优良的形状记忆功能并成功研制出具有实用价值的形状记忆合金Nit-inol0以后,对形状记忆合金的研究从此进入了一个新的阶段。20 世纪70 年代, 相继开发出了N-i Ti 基、Cu-A-l 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, 20 世纪80 年代初, 科研工作者突破了TiNi 合金研究中的难点。从此以后, 形状记忆合金开始广泛应用于生产、生活的各个领域。【1】
3 现今研究的主要形状记忆合金
3.1 NiTi基合金
NiTi基合金由于表现出优良的形状记忆效应和超弹性、高的耐磨耐腐蚀性能以及特殊的生物相容性, 而成为形状记忆合金家族中的佼佼者, 是当今最具实用性的形状记忆合金系列。
3.2 Cu基合金
铜基合金是继Ti N i合金之后的又一种实用性较强的形状记忆合金。与TI N i合金相比, 它容易加工、成本低, 但也存在一些问题, 主要是晶粒粗大, 热稳定性差以及记忆性能易衰退等问题。
3.3 Fe基合金
TiNi 基合金虽然有优良的形状记忆效应, 但价格较贵, 加工困难。铜基合金价格低但性能却不稳定, 因而铁基合金以其价格低廉、强度高、加工方便等特点引起工业界的重视。
4 形状记忆合金的应用
4.1航空航天工业中的应用
形状记忆合金已应用到航空航天和太空装置。
（a）直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料直升飞机具有高震动和高噪声的特点,其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰, 以及叶片型线的微小偏差。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器, 它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置, 使其震动降到最低。
（b）在太空方面, 俄罗斯制作的形状记忆合金装置已达到了实用水平, 如用于空间计划的大型天线和MIR 空间站天线杆的连接与装配。在美国, 太空计划应用形状记忆合金的驱动插销释放发射后的有效载荷。驱动插销用在预压气缸中, 当形状恢复时引起有凹口的插销断裂, 它比常规的爆炸释放装置要安全得多。【3】
4.2 机械电子产品中的应用
（a）1970 年美国用形状记忆合金制作 F-14 战斗机上的低温配合连接器，随后形状记忆合金作为低温配合连接器在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中得到应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。
(b)将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。
(c)在机械制造过程中，各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上，现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具，这种装置叫驱动汽缸，它具有效率高灵活，装夹力大等特点。
4.3 生物医疗上的应用
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
