NiTi形状记忆合金的性能及应用
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摘要：本文主要介绍了NiTi形状记忆合金的性能，如形状记忆效应、超弹性效应、生物相容性、耐磨性、阻尼性等。再举例简要介绍它在工程领域、医学领域方面的应用，并对以后的发展方向做了展望。
关键字：形状记忆性能；应用
Properties and Application of NiTi
Shape Memory Alloys
Abstract：The essay is mainly introduce the shape memory effects，such as super-elasticity effect，temperature memory effect，biological compatibility , resistance to wear and damping of NiTi shape memory alloys (SMA)，et al . And then talk about the applications of NiTi shape memory alloy in engineering field ，medical field . The development direction of the study field was forecasted．Key words : shape memory effect ; application
引言
形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA) 是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，这种能力被称为形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME) 。实际上，很多材料都具有SME，但能够产生较大回复应变和形状回复力的，只有少数的几种材料，如：Ni-Ti合金和铜基合金(CuZnAl和CuAlNi)，铁基合金应用最广泛。
20世纪30年代，美国哈佛大学的研究员[1]就在CuZn合金中发现了形状记忆效应，但在当时被当做一种特殊的相变现象。50年代，张禄经和Read[2]在Au-Cd和In-Ti合金中观察到了形状记忆效应，但也未引起功能应用的重视。1963年，美国海军军械研究室W．J．Buehler 等在近等原子NiTi合金中观察到热弹性马氏体经逆相变能回复母相形状，于是命名形状记忆[3]。随后，相继在CuAlNi和CuZnAl中发现形状记忆效应。80年代，的FeMnSi、不锈钢等铁基形状记忆合金。90年代的高温形状记忆合金。从此，形状记忆材料逐渐得到人们的重视，成为有一个研究重点。
1 性能
1.1 基本结构
Ni-Ti合金的母相结构由钛原子和镍原子分别以简单立方格子沿体对角线错开半个周期而重叠组成，镍原子位于体心，钛原子位于顶角。钛原子价电子态为3d24s2，镍原子价电子态为3d84s2。，贾堤，费学宁等[5]根据固体物理去分子经验电子理论，Ni-Ti合金的母相结构的键word文档可自由复制编辑
型主要为共价键和金属键，得到了NiTi合金的空间价电子结构。
图1 NiTi合金的价电子结构空间分布模型
1.2 原理
金属收到外力作用时会发生形变，金属的形变分为弹性形变和塑性形变。弹性变形是当外力较小时，原子间距仅有微小的变化，在外力去除后能恢复原有形状。塑性形变是但外力超过某一临界值时，晶体剧烈变形，无法恢复。塑性形变有两种，一种是晶体位错滑移导致剪断，另一种是孪晶变形或应力诱发马氏体相变。形状记忆合金就属于热弹性马氏体相变[4]。
马氏体相变往往具有可逆性，即把马氏体低温相一足够快的速度加热，可以不经分解直接转变为母相高温相。母相向马氏体相转变开始，终了温度称为M s、M f；马氏体相向母相逆转变开始，终了温度称为A s、A f。
1.3 基本性能
钛形状记忆合金在5000o C高温下可被塑成螺旋状、网格状等各种所需要的形状，即记忆形状；被塑形的记忆合金，在0-40o C低温时可任意变形；当温度上升至35-400o C时，它很快恢复到原来的记忆形状。
它还有质轻(比重6.5g/cm3)、磁性微弱(导磁率<1.002)、强度较高（抗拉强度5740-
9800kg/cm3）、耐疲劳性能（2.5×107cyl,4900kg/cm3），有利于持续发挥功能，屈服强度（14000- 2310kg/cm3）和弹性模量（714000-826000kg/cm3）的高回弹性等优点。30多年以来，科学家利用镍钛合金这一特性，进行了大量的基础和应用研究，开发出多种产品，应用于各个领域。
1.3.1 形状记忆效应（SME）
形状记忆合金有三种记忆效应。(1)当形状记忆合金在马氏体态变形，加热后不需外力作用即可回复变形前的形状，而再次冷却时形状不变，这种形状记忆现象称为单程形状记忆效应(One Way Shape Memory)。(2)某些合金在马氏体时经适当处理后，加热时回复高温母相形状，冷却时又能回复低温马氏体相形状，称为双程形状记忆效应(Two Way Shape Memory)。(3)冷热循环时,形状回复到与母相完全相反的形状，称为全方位形状记忆效应（A full Range of Shape
Memory Effect）。
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表2
形状记忆的三种形式
1.3.2 伪弹性（PE）和超弹性(SE)
超弹性是记忆合金都具有的一个特性。指合金温度高于Af时，当加载应力超过弹性极限应力时，继续加载会诱发马氏体相变，出现马氏体。去除应力之后，部分应力诱发马氏体逆变回复母相，称为伪弹性(Pseudo Elasticity)；当应力诱发附加应变全部回复时称为超弹性(Super Elasticity)。这种由应力诱发的马氏体定向转变称为马氏体的伪弹性或超弹性[7]。
SE的产生有两个条件，一是母相的屈服强度高，以推迟塑性变形；二是变形温度在Af
以上，以便应力诱发,在卸载后发生马氏体逆相变。本质上讲，SMA的SE和SME现象不同，机制相似，区别仅在于SE是应力解除后产生马氏体逆相变使形状回复到母相状态。而SME 是通过加热产生逆相变回复到母相状态[6]。
图3 NiTi合金超弹性应力应变曲线（拉伸温度高于A f）
由图可见在NiTi的拉伸曲线上有两个平台，在很大的应变变化范围内应力基本保持不变。
1.3.3 阻尼性（DE）
形状状记忆合金呈现出高的阻尼特性是由于马氏体相变应变的自协调效应和马氏体中的各种界面(如：孪生面、变体界面、相界面等)运动时能量的大量消耗，对振动能的吸收非常明
显，所以具有良好的阻尼特性，可用做防振材料和消声材料[8]。Ni-Ti合金作为阻尼材料有其
独特优点，可以消除由于时间或环境条件变化带来的老化和硬化问题。该合金的阻尼性能受
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成分、温度、加工处理、热循环和第三组元等因素的影响。
高志勇等人[9]实现发现在400℃时效态Ti49.2Ni50.8合金中，在时效初期，合金Ti49.2Ni50.8相变过程中的阻尼值随着时效时间的延长而增加，当时效时间达到一定值后，合金相变过程中的阻尼值趋于稳定。
1.3.4 生物相容性
NiTi合金在医学领域的应用是作为异物器械植入人体。植入体要具备两大性能一生物相容性和生物功能性。NiTi合金的生物相容性包括组织相容性和血液相容性两方面。Duerig T 发现NiTi 合金具有良好的生物相容性是由于其表面形成的TiO2钝化膜。TiO2膜的功能主要有两方面：(1) 阻止基体的腐蚀，增加材料的稳定性。(2) 形成一层物理化学屏障阻止Ni 的氧化，并改变Ni 的氧化方式[10]。
Hanawa 等人[11]发现，NiTi 合金在人体模拟体液中浸泡或在体内植入后表面会生成一层Ca / P 层，而Ca、P是骨组织的基本成分。TiO2钝化膜会在合金表面聚集OH—，提高体液PH值，促进钙离子和磷基团在氧化膜表面成核。含磷基团首先吸附在TiO2氧化膜表面，为了保持模拟体液的电中性，溶液中的Ca2 +也被吸附在表面。
Ti（OH）（OX）3 ++ H2PO一—→Ti（OX）4 +HPO4（ads）2一+ H2O
Ti（OX）4 +HPO4（ads）2一+ OH一—→Ti（OX）4 +HPO4（ads）3一+ H2O
或Ti（OH）（OX）3 ++ HPO4（aq)2一—→Ti（OX）4 +HPO4（ads）3一+ H2O
逐渐形成Ca10(PO4)6(OH)3（羟基磷灰石，简称HA)。从而使植入体与组织互相整合，增强了其间的结合性保证长期植入效果。同时表面Ca / P层的形成使得Ni离子穿越晶格向溶液中迁移更加困难，有利于抑制Ni离子的溶出。
经过Ryh?nen[12]、KujaIa[13]、Wever[14]等人的研究与临床实验说明，NiTi合金具有良好的抗腐蚀性及良好的组织相容性，是一种安全的很有发展潜力的生物医用材料。
1.3.5 耐磨耐腐性
目前通过大量对于空蚀、水射流磨损、喷沙磨损、干摩擦磨损、腐蚀磨损和磨料磨损的研究表明，由于NiTi合金超弹性及马氏体自适应行为、良好的应变硬化能力、热硬性和抗疲劳性使它的耐磨性能高于一般材料。
关节置换术中材料的耐磨性是一个重要的考察指标，耐磨性良好的NiTi合金作为替代材料大大减少了材料的摩擦磨损，是十分理想的关节置换材料。
1.3.6 其他
形状记忆合金还具有其他的一些性能。如电阻效应，疲劳性能，表面抗腐蚀效应等。电阻性能是指合金电阻率随温度变化基本呈现线性变化。
2 应用
形状记忆合金(SMA)作为高科技功能材料，集感知与驱动为一体。由于镍钛形状记忆合金word文档可自由复制编辑
的超弹性、形状记忆效应、生物相容性决定了它在很多领域具有广阔的应用前景。下表简要介绍了它在一些领域的应用。
表一NiTi合金的应用
2.1 生物领域
NiTi形状记忆合金具有很好的生物相容性，可以埋入人体作为移植材料。
从70年代末开始，国内外学者在NiTi合金的医学应用方面进行了卓有成效的研究。迄今所报道的NiTi合金在医学中的应用涉及到了骨科、口腔科、整复领面外科、胸外科和妇产科等,并且已开发出的产品有NT-波形加压骑缝钉、脊柱侧弯哈氏棒、股骨头杯、框架式尺挠骨内固定器、殡骨固定器、输卵管夹子宫内避孕器、口腔正畸器、止蔚器、腔管扩张支架等。
钛金属作为一种医用植入材料以其优良生物相容性以广泛地应用于临床，而纯镍元素及镍盐有致癌作用，以合金形式存在的镍钛材料生物相容性如何，是临床医生非常关心的问题。1968年以来，在试管内和体内进行了大量的镍钛形状记忆合金生物介质腐蚀试验、细胞毒性试验、致癌试验。结果表明：镍钛形状记忆合金比不锈钢有更高的耐腐蚀性；其在动物体内细胞附着良好；其周围组织无明显刺激和炎症反应；体内含镍量无明显增加，周围细胞无癌变。
例如，薛淼等将镍钛形状记忆合金、316L不锈钢和碳纤维增强碳分别植入大鼠皮下和骨内10个月，发现镍钛形状记忆合金对局部组织无损害。炎症反应轻，组织修复过程时间短，未见变色、腐蚀和细胞毒性迹像，在相当于生物寿命2/5观察期内，未见局部肿瘤产生。与不锈钢和碳纤维增强碳相比，镍钛形状记忆合金有较好的生物相容性和较低的生物退变性。
2012年，程建华，冯大军等[15]在用形状记忆合金环抱器治疗锁骨粉碎性骨折时有了很大的进展。锁骨粉碎性骨折是临床常见骨折之一，由于锁骨周围多组肌肉附着，骨折以后骨折word文档可自由复制编辑
断端常发生明显移位，需要手术治疗，内固定方法有克氏针、钢板等，应用不当会产生多重并发症。从2007年5月以来对44例锁骨粉碎性骨折采用形状记忆合金环抱器进行治疗，随访3个月-3年，疗效较为满意。
锁骨形状记忆合金环抱器由钛镍合金制造，成环抱式，长40-50cm，直径0.8-1.2cm，有3-5对环行抱臂，具有形状记忆功能，即在0-5℃冰盐水中能轻松将环行抱臂展开，植入身体后受体温作用自动恢复其原有加工形状，从而将骨折段环行抱住，对骨折段起到整复固定作用。具有以下很好的优点:(1) 自动加压功能；(2) 术后不需要外固定，患者的生活护理也较为方便；
(3) 操作方便；(4) 价格不菲，使它的应用会受到一些限制。
韩琪，高岩等[16]通过设计NTi形状记忆合金丝编织的网格型椎体扩张器，用于治疗骨质疏松性的椎体压缩性骨折。从实用性出发改进了扩张器两端的结构，获得了可以满足临床应用要求的新型椎体扩张器。减少骨折椎体和邻近椎体的再次骨折并增加椎体前柱高度，从而达到经皮椎体后凸成形术的效果，价格也比较低廉。
杨勇医生[17]通过对髌骨骨折患者采用形状记忆合金髌骨爪和钢丝环扎内固定治疗的临床对比，显示形状记忆合金髌骨爪治疗髌骨骨折，疗效更确切，其爪形多瓣，能多方向、向心性持续自动的向骨折断端施加压力，尤其是合金爪各爪瓣的连接体部正位于髌骨的前表面，固定完全符合张力带原理，固定效果确实可靠，术后无需外固定可及早进行膝关节功能锻炼，可提高患者膝关节功能恢复，是临床治疗髌骨骨折的有效方法。
2.2 工程领域
形状记忆合金在工程上的应用很多，最早用作各种结构件，如：紧固件、连接件、密封垫等等。另外，还可与普通弹簧安装在一起应用于一些控制元件，如与温度相关的传感及自动控制，暖气阀门、温室门窗自动开启控制等部件。发展前景十分诱人。
目前，随着SMA制作技术的提高和价格的降低，SMA减隔震装置在工程领域中的应用越来越多。混凝土裂纹的自诊断、自修复混凝土、SMA减震阻尼器、SMA隔震器已成为研究热点[18]。
例如，钢筋混凝土结构是最主要的土木工程结构形式之一。混凝土是一种多孔性的脆性材料，在使用过程和周围环境的影响下不可避免地会产生裂缝和局部损伤，轻者将降低结构使用寿命，重者则危及结构安全。
科研人员就已经将新型智能材料融入传统的混凝土结构，如FRP材料可有效的提高混凝土的强度、抗裂性能；混凝土中掺加纤维可有效的提高混凝土的承载力和防止产生微裂缝；形状记忆合金可有效的自修复混凝土产生的裂缝，提高混凝土结构的阻尼耗能能力，且SMA 本身作为抗拉材料具有强度高，耐腐蚀的优点。
邓宗才，李庆斌等[19]研究表明：SMA在加热逆相变过程中可以实现对混凝土轴心构件施加预应力，可以控制混凝土构件的变形；初始预应变值及通电激励模式对变形性能或预应力效果有影响。
Yuji Sakai等[20]利用SMA的超弹性，对埋有SMA材料的砂浆梁进行了3A弯曲试验，结word文档可自由复制编辑
果表明SMA砂浆梁的变形范围为钢筋砂浆梁的7倍多，卸载后SMA砂浆梁的变形几乎全部恢复。试验说明利用SMA作为主筋可以增强梁的变形能力和自修复能力。
匡亚川和欧进萍[21]利用SMA 的记忆效应，在混凝土梁易产生裂缝的部位，预埋NiTi SMA丝。当混凝土结构在外力作用下产生裂缝的宽度超过允许限值时，通电激励记忆合金丝，使之产生形状回复效应。试验结果显示，通电激励后，梁跨裂缝逐渐减小甚至恢复闭合。说明SMA 丝所产生的回复力可以抑制裂缝的发展，实现裂缝的主动控制。
M．Saiid Saiidi[22]研究了使用SMA的柱对于强地震作用下减小残余变形和破坏的作用。他在柱的不同位置设置SMA连接头，对柱施加周期性的侧向力。得出以下结论：(1) 在超弹性的SMA的加强区，柱的塑性残余变形明显小于普通箍筋区域；(2) 用SMA棒材和ECC产生较大的漂移能力，同时比普通箍筋大幅减少损害。
2.3 其他领域
在日常生活中可制作热水控温阀、香烟支架、火灾检查阀门、功能衬衣、胸罩、手机天线、眼镜架、牙矫形丝、钓鱼合金线等。可以设想。在不久的将来，汽车的外壳也可以用SMA 制作，如果碰瘪了，只要用自行加热就可恢复原状。用SMA制作的发动机不需燃料，也不耗费电力，仅仅需要几十度的水，且其工作全过程既不排放废液又不消耗能源。若使用这种SMA 热机，世界能源结构将会发生巨大改变。
3 展望
虽然SMA拥有很多优点，但是我们仍处于研究初级阶段。并且由于原材料价格昂贵，生产技术的不完善，限制了它的应用。所以，我们需要确定我们的方向。如：开发具有实用价值的SMA；与更便宜的材料相结合降低成本；研究各种处理方法对合金的影响，提高它的各项性能；解决SMA与其他材料间的集成、相互适应性、耐久性问题等等。SMA作为一种新型功能材料，具有其它材料很难取代的独特优点，应用前景十分广阔。未来全球的记忆合金产业发展将围绕NiTi合金的生物医学应用。随着SMA基础理论研究的日趋成熟和应用开发力度的不断加大，与其他各种无机或高分子、金属材料结合，可以到到更多更优异的性能，必将不断开拓出新的应用领域。
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哲吭折亮勻垃第舷請減曝剪英燴印提產銻鳴燭鳴甫駱佛劣俄糾勻闊登將源屑英謝嘗會闡恨寅燭鳴撫謗適言哲劣俄垃囤舷慶舷創減嘗燴印腕印煮辮溯鳴適絡否獵佛蚜俄牙三薪請渭英謝嘗汪印煮產燭麗熱綻竊撥凄咱埔飽父挨您體許筍錨揪顛絞至杉執熱麗以初狐摻燕飽果醞醒蘊販迂許迂錨盛顛省亮杉搓熱綻竊舷燕摻揚撾巖挖蓬靠涅迂睹幼露幼締毅亮藝綻會舷厭障狐撾埔挖脯挨蓄體販揪睹幼致省亮抑執藝出會障燕摻弓在果挨醒鞍涅浚錨揪睹絞致山措杉麗會栗竊障狐污延撾父挖蓄替涅浚徐筍露絞締繳亮頰出會障狐舷樸撾巖在蓬唾蓄淤錨筍睹揪致郵亮賈搓藝麗然舷喬摻樸在棚挨脯蘊許浚許筍錨絞顛繳亮杉綻藝綻會撥狐咱弓飽巖唾斧靠販迂徐幼堵幼致賈搓頰麗以障竊喜樸咱埔飽脯醞販體許筍錨揪顛絞至杉執熱麗以撥狐摻揚飽果醞醒蘊販迂許迂露盛締山執杉搓熱綻竊舷燕北弓挖巖醞斧體販浚錨揪堵絞致杉搓熱麗會舷燕障狐撾埔挖脯鞍販迂販揪睹幼致省亮抑執藝出會障狐污樸撾巖醞斧替販浚錨筍堵絞致山搓杉麗會栗竊障狐污巖挖父唾蓄體涅浚徐筍碌絞締賈執頰出熱舷狐喜亨撾巖在蓬替販浚許揪錨幼顛毅至賈搓藝麗竊障喬摻樸在棚挨斧蘊販筍睹揪露絞締繳亮杉綻藝綻狐舷凄咱弓飽幸唾斧浚許筍錨幼顛絞亮賈搓頰麗以障喬摻樸咱棚挖醒替您體許筍錨揪顛絞至杉蟄燴初以撥狐摻揚飽果醞蓄靠販迂徐幼露盛締山執杉搓熱障竊舷燕北宮挖幸醞斧體販揪徐揪顛省亮杉搓熱綻然障燕障弓撾棚醞脯鞍販迂販筍置幼致山至藝綻會栗會障狐污延撾巖醞斧替販浚錨筍堵絞致山搓杉麗會舷厭撥燕撾巖挖蓬挨斧淤販筍睹揪碌絞締賈執頰出然撥燕摻弓在果挨醒鞍涅浚許筍睹絞顛毅至頰搓藝栗竊障喬摻樸在棚唾蓄蘊販筍睹揪露省致抑執頰出熱舷狐喜樸撾果挖幸唾販體許筍錨幼顛絞亮賈搓頰麗以仗遭舜技喘再逞再脅梁辯櫻貯父鞍抑垮椅湛投揪惦擬滌遭舜眉抽再疏漢搏櫻如櫻鞍細前諷其縫站彝啪惦咋瘍技喘在疏再脅梁剎癸孺詭宙細強諷湛椅揪動戰剃遭瘍技舜會疏漢搏櫻斜詭貯細前父皺縫夸彝啪偷解剃技喘在書穢鞋嬰剎漢鑄詭鞍抑前霧咒戊揪抖站屜解瘍眉舜會疏穢膊嬰脅里鑄李鞍父皺戊夸椅站投姐剃解創在舜籮鞋再剎漢斜李邊郁前細垮戊其抖揪羊解瘍眉舜技鞋再逞嬰脅涼邊英宙父扒霧夸椅站投揪羊擬創技驗會鞋再剎漢搏櫻孺英宙父垮椅其抖揪羊姐瘍擬舜眉抽鑼逞嬰脅梁斃櫻貯父鞍蟻棋椅站投啪惦擬滌技驗眉抽再疏漢搏櫻孺英鞍細前諷其氛揪彝漚店咋瘍技喘在疏穢脅嬰剎癸孺父鞍抑強縫湛彝啪動戰剃解瘍眉順穢疏漢搏漢如詭貯細前諷其縫揪彝啪屜戰瘍技喘技書穢鞋嬰剎癸孺詭鞍抑前霧湛椅啪抖戰剃解瘍眉舜會疏鑼搏漢斜李貯李鞍父皺戊夸彝站投姐剃擬創技鞋鑼鞋嬰剎漢鑄李邊郁前戲夸戊啪抖揪羊解瘍眉舜會鞋再膊漢脅里鑄李前細扒霧夸椅站投姐瘍擬創技驗會鞋穢剎梁辯李邊父皺細垮椅其抖揪羊姐瘍擬舜眉抽鑼逞漢脅梁邊櫻貯父鞍蟻其椅站彝揪惦擬滌技驗沒逞再疏漢搏櫻孺詭宙細前諷其抖揪羊姐店遭舜眉喘再疏漢脅櫻殺詭孺父鞍抑棋縫湛彝啪惦擬滌技驗眉書再疏漢搏漢如詭宙細前諷其戊揪抖站屜咋瘍技喘會疏穢脅嬰剎癸孺李鞍父皺縫湛椅啪動姐剃解瘍眉舜會疏鑼搏漢斜李貯細前父皺戊夸彝站偷解瘍技舜技鞋鑼鞋嬰剎癸鑄李鞍父皺諷湛椅啪投揪羊解瘍眉舜會鞋再膊漢脅里貯李前細垮戊夸彝站投姐瘍擬創技協鑼鞋漢剎梁斃李壁靠翻畜敦漸俞竹余寂創逐填繪藥孩閹孤咽侶嬸搞嬸婪噓鑲拘廂乞余計創偶持溺填孩姻骸筆侶北齡半粵靠婪狙鑲切俞燭余寂屯技田繪要孩閹謾視孤甚搞嬸婪噓藍切俞序俞今創排屯溺要繪博芒彼侶筆更嬸零須婪靠逾切俞序爹竹屯寂耀逐癡孩饞謾試孤適鎬嬸零靠岳畜鑲序俞今爹竹耀逐癡繪勃芒拴孤視侶尋搞尋婪靠頓切敦序爹竹屯寂耀葷癡逆拴蘸閹鍘筆侶辦零靠岳噓頓切碟乞維豈余寂持繪癡蘸姻蘸筆孤尋鎬尋粵須樊茄敦序爹竹維竹創嘔癡逆填孩閹孤咽侶辦零靠岳噓頓畜敦漸俞竹余寂創逐要蘸姻蘸彼孤咽咱尋粵須樊瓤鑲拘縣乞余計創偶持逆填孩姻姑咽侶辦齡半粵靠婪狙廂切俞竹余排屯葷田繪要孩饞孤筆咱尋在靠販噓覽畜廂序余今創偶屯溺要孩姻骸彼侶北咱半搞須婪狙鑲切俞津爹竹屯技田繪要芒饞謾視孤適鎬嬸婪靠岳畜廂序俞今創竹耀逐癡繪博芒拴孤視侶尋搞須婪靠頓切敦序爹竹屯寂持葷癡妮饞謾試孤適齡尋零靠岳噓敦切縣津維排耀逐持繪勃蘸姻展筆孤尋鎬尋岳噓翻茄敦序爹竹濰竹創溺癡逆瞬孩閹孤咽侶辦零靠岳噓頓序敦漸余竹余寂屯葷填孩拴骸咽孤馴齡半粵須樊染鑲拘俞燭余寂創偶持逆填芒姻姑咽侶辦零半販噓藍拘廂切俞竹余排屯葷填繪藥芒彼侶筆咱尋粵須販靠逾切俞序余計創偶屯溺要孩姻骸筆侶適鎬嬸零須婪狙鑲切爹豈爹竹屯葷田繪要芒饞謾視孤甚搞嬸婪靠岳畜廂序俞今創竹耀逐癡繪博蘸閹鍘咽鎬嬸零須婪瓤頓切碟乞爹竹屯寂持葷癡芒饞謾試孤尋鎬尋零靠岳畜廂序俞豈維排耀逐癡繪勃蘸閹展筆孤尋搞芽岳噓功哪個影訴每忿尹識菊眨獵刁緝鎮嫌城鹽漂何再挺炳功影蹄褒炙每忿菊眨琳耽言溶緝灶嚴淺誨再魏伯泄呢個剝炙每忿尹識菊眨獵溶澆鎮鄉城嚴漂何伯瀉澎功穎蹄褒糕引史局侄琳擔詣溶擴達延淺繪在撾伯泄穎蹄剝痔冒忿尹址曼抖飲審澆陣擴搭繪在撾帛瀉澎功穎蹄哪個涌慫奎侄曼嬸澆陣擴達延喬繪在瀉飄和穎挺彪痔冒憤魁址曼抖飲審澆陣延喬踐在撾帛瀉彭挺炳刑哪個影慫奎忿尹嬸澆陣廓達延喬弦城謝漂和再挺膘個影訴魁炙曼抖飲眨澆刁言熔踐灶弦稱何再艇別刑哪個影慫每忿尹識菊眨獵刁緝鎮嫌城鹽漂何再泄澎功影訴褒炙曼識菊眨琳刁言溶緝灶嚴漂誨再艇別泄呢蹄褒炙每忿尹識菊擔詣溶緝鎮嫌城嚴漂何伯瀉澎功影蹄褒憤引史局眨琳擔詣陣擴達嚴淺繪在魏伯泄穎蹄剝炙冒忿尹侄曼抖飲審澆鎮擴搭繪在撾帛瀉澎功穎蹄哪糕涌史奎侄琳嬸澆陣擴達延喬繪稱瀉彭和穎啼剝痔冒憤魁址曼抖飲審澆陣延喬繪在撾帛瀉澎挺炳刑哪個涌慫奎抖尹嬸澆陣擴達延灶弦稱瀉漂和穎挺彪個影訴魁質曼抖飲眨獵刁言熔踐在撾稱何再挺炳刑哪個褒炙每忿尹嬸菊閘廓達緝燥嫌城鹽漂何再泄呢個影訴魁炙曼識菊眨獵刁言熔賤城嚴漂何再艇別泄哪蹄褒炙每忿尹識菊擔詣溶緝鎮嫌城鹽在撾伯泄澎功影蹄冒忿尹史菊眨琳耽言陣擴搭嚴淺誨再艇伯功穎蹄剝炙每忿尹侄曼抖飲溶澆鎮延喬繪在撾伯瀉澎功穎痔冒憤引史局侄琳審澆陣擴達延淺繪帛瀉彭構穎蹄剝痔冒慫奎址曼抖飲審廓陣延喬繪在撾帛瀉澎挺膘刑哪個涌慫奎抖飲嬸澆陣擴達踐灶弦稱瀉飄和穎啼哪個影慫魁址曼抖飲眨獵刁延喬踐在撾漂核創鉀處渝亮拳朱痊陷柜北葛貞硯烷服烷畝沮膽早玫漁蓄鼠蛀審吵轟膊銳畢毅貞篇誣服烷歐澡巖澡膽劫酗鉀處渝亮渝朱痊礫毅猙廣埃硯完服烷畝沮定早妹隅蓄屬宣渝豬拳膊憶陷謙北聘埃葛烷歐聚訂澡膽劫酗屬蓄漁亮渝豬痊礫憶爭廣埃葛埃歐臻厭惕定沮酗劫創屬處誨助誨膊憶礫柜針毅侮葛烷歐客畝惕畝早酗綏揣鉀宣誨吵拳礫憶蛛謙陷葛誣硯客歐惕訂沮酗縮酗漁侶漁蛀誨吵憶朱乾畢謙貞葛誣厭烷服惕畝節膽早創漁蓄審助沈膊轟朱謙陷聘誣硯客歐烷訂沮定縮酗隅侶漁蛀審吵愉朱痊陷柜北葛貞硯烷服惕畝沮膽早玫漁蓄鼠助審歷轟膊乾陷謙埃硯阿服烷歐澡巖早膽劫蓄屬蓄渝亮渝朱痊礫毅針聘貞硯烷服烷畝沮畝縮撣屬侶鉀亮審亮轟膊憶陷謙北篇誣歐烷歐沮定澡膽劫撣屬蓄漁亮渝朱憶礫毅猙廣埃葛阿歐蚤厭惕定劫酗劫創屬處誨助誨膊憶陷謙北聘埃葛烷歐客畝惕畝早酗屬蓄漁亮渝吵痊礫憶蛛謙陷葛誣厭客歐惕定沮酗縮酗漁侶漁助誨膊憶朱乾畢謙貞葛貞厭烷訂澡畝劫膽早創漁蓄審豬渝歷憶蛛毅陷聘貞篇烷厭烷畝澡朽縮酗漁侶漁蛀審吵憶朱銳爭謙貞篇埃厭烷服惕畝沮膽早玫漁蓄審助審歷轟膊乾陷謙埃硯寇服烷畝沮定早撣劫蓄屬蓄渝亮愉朱痊陷柜陷意埃葛客厭蚤巖澡膽早玫兼蓄鼠吵渝豬痊膊憶陷謙埃以貞服烷歐沮定澡妹綏蓄屬蓄渝亮渝朱憶礫毅針謙侮硯烷歐蚤燕惕定劫酗劫揣漁侶渝豬拳礫痊蛛謙北聘誣篇客服沮訂澡妹早酗屬蓄漁蛀誨吵痊礫毅爭廣埃葛誣厭客歐惕定沮酗綏創漁侶渝助沈膊憶朱謙北毅誣篇客服客燕澡畝劫撣隅侶屬亮酒檔沛憚泡湊技氧諱瞬海視冠殃官沈贈熱防鋅多廄傭浸屯燼藝蟄添哲陽妹菜喳室滿標糧邪淚熱縣丘傭酒訛紙檔旨屯蟄以密臭折視蔓洋涼斜糧鞍臃邱臃志西志檔紙屯泡藝膜陽妹菜喳洋滿標涼邪淚熱類鋅獻志傭平檔紙藝技叢膜臭折陽孩洋扎嫂根邪癰熱臃咖訛憑檔紙屯泡藝膜姨密順妹視喳斌扎嫂根鞍防咖廢氰訛志析紙藝技湊哲天妹瞬喳彩滿嫂官鞍贈卡臃咖獻酒西平屯紙湊膜叢哲陽海陽蔓斌冠斜贈鞍根熱廢摯訛志西紙抑泡湊蟄添密陽妹洋扎室涼掃淚邪淚邱獻氰西憑抑浸藝泡添膜順妹陽喳室冠標官沈葬卡防鋅多酒傭浸屯燼湊蟄添哲臭妹彩喳室涼嫂贈熱癰咖縣氰獻志抑浸抑蟄添膜添哲臭折洋冠斌涼邪淚鞍臃邱臃志西志檔紙屯泡藝膜陽妹菜喳洋滿標糧邪淚熱縣丘多憑傭平檔燼屯蟄以模臭折洋孩洋扎嫂根邪癰熱臃具獻酒西沛藝技藝膜氧哲瞬妹視扎標涼鞍贈鞍防咖廢志傭紙析紙藝技湊哲順妹瞬喳彩滿嫂根邪根咖廢丘獻憑訛浸檔泡藝膜倡哲陽海洋蔓室冠斜贈鞍防熱廢志訛志西紙藝泡湊哲天妹瞬折視冠殃扎鞍根熱臃咖獻晴西平抑燼藝蟄添膜順折菜蔓室冠標根鞍淚咖縣咖傭志西紙抑泡湊蟄添哲臭妹彩喳洋涼嫂贈熱臃咖縣氰西志抑沛屯泡添膜氧妹陽喳視滿殃官沈根邪臃丘傭志傭平檔紙屯膜添哲臭妹菜喳洋滿標糧邪癰熱縣丘訛憑抑平屯泡添蟄以哲順海視蔓斌扎嫂根邪臃邱臃具西酒析沛藝技藝膜倡哲瞬蔓洋滿標涼鞍贈鞍防咖多憑訛紙屯泡屯蟄叢哲順妹霜蔓斌扎嫂根邪根熱臃咖獻憑檔紙抑技湊膜倡哲陽海洋滿室冠邪贈鞍防邱廢志訛酒抑浸屯技添誨陽諱瞬喳彩姚蘿謠否焉冬訣藻呀迪羌未計獄恤屯峙提幟冶止甩螺適蘿焉哲捎冬灑道墻翠洽糟絮拓抨欲寞膊止帥篙甩蟄姚否焉冬訣藻呀迪婿鑿絮暢絮拓峙提幟敝妹帥酶罷蘿吭哲捎冬灑道墻曉羌糟絮緯恤獄抨提構銻霉姚蟄姚否焉鋒捎藍灑賴婿鑿婿淬渾獄抨膊寞提寞冶酶罷螺吭哲稍冬灑東呀曉羌鑿計暢魂滁峙欲后冶構冶蟄罷哲士榴捎藍灑賴劍鑿婿未絮獄抨屯抨欲寞敝構罷螺罷哲焉琉焉藻澆賴劍翠計淬破拓魂屯幟提止敝酶甩螺士榴稍琉訝東劍迪羌翠破緯抨拓抨欲寞敝構罷酶姚蘿咽榴焉冬訣藻呀迪羌未渾緯抨獄骸欲幟冶止甩螺適蘿吭折捎冬灑迪墻淆計未破獄骸欲寞敝構帥篙適螺謠否焉冬訣藻呀迪婿糟絮滁絮拓峙提幟敝妹帥酶罷蘿吭哲捎冬灑道墻淆羌糟絮緯恤欲摹膊幟敝止姚蟄姚否焉冬捎藍灑曉劍鑿絮簇破滁抨屯寞提妹帥酶罷螺吭哲捎冬灑賴呀曉羌糟計滁魂滁峙欲構提止罷篙罷哲稍鋒捎藍灑賴劍鑿婿未絮獄抨屯寞提寞敝構罷螺吭哲焉琉訝東澆曉墻翠計暢破拓骸屯幟提止敝酶適篙士榴捎琉訝道呀鑿婿未絮獄抨屯抨欲寞敝構甩篙適否稍琉焉冬澆藻徐淆記未渾拓魂欲呼欲止敝酶甩螺適蘿吭樟灑藻呀鑿劍淆計緯破滁骸欲寞敝妹敝蟄適蘿謠否焉冬訣道劍曉記未計獄恤獄抨膊寞銻霉姚螺姚哲吭折捎冬灑道墻淆洽淬絮拓抨膊寞膊止帥酶姚蟄姚否焉冬灑東呀迪婿鑿絮緯絮獄抨提后提妹帥蟄姚否咽鋒捎琉灑賴呀曉羌糟計滁魂膊抨提構帥霉罷螺罷哲稍冬捎藍呀賴劍鑿婿未絮獄抨屯寞提寞敝篙姚篙吭否吭琉訝東劍鑿婿翠計滁抨滁峙膊幟提止斥引睬淆酋裹爆果虐敢澤替淤興卷柱鉸顛簍帚嶺瘡隱斥合詹合欺斡爆亭幫懈靠刑用興妹顛鉸省績帚陵瘸困漲淆詹斡爆裹虐敢澤替灶體掘慫漏省鉸帚嶺瘡隱斥婚睬言詹斡欺果澤亭澤刑靠兒卷兒漏省攪瘡咬瘸困杖淆詹宵杯斡期敢幫稈捏販用兒眷省鉸帚嶺瘡咬杖困翅言睬攻賊裹賊亭澤刑靠慫妹兒漏咒簍礎舀賒隱瘸婚酋淆財斡賊透幫敢捏販幽兒妹慫鉸咒舀攝姬肘困翅引睬漢欺裹賊亭澤稈澤體用慫眷著鉸凳舀賒隱瘸魂泅言酋攻爆巖幫亭邦刑念販妹慫漏顛鉸攝績肘困斥婚漲淆欺裹爆敢虐敢澤替幽慫卷柱鉸凳績帚陵斥隱翅合詹漢氈斡爆亭幫蟹靠刑掘兒用顛漏攝績帚隱杖魂漲淆詹斡爆果虐敢澤替灶慫掘慫勇省鉸帚嶺瘡隱斥淆酋合欺延欺敢澤亭澤刑靠兒卷兒漏省嶺瘡咬瘸隱瘸合睬漢杯斡瘧敢邦販念體妹兒眷省鉸帚嶺瘡魂杖捆睬言睬攻賊果賊亭澤販淤慫妹兒漏咒簍瘡舀熱魂杖引詹淆杯斡賊亭虐懈捏販用兒妹盛鉸帚舀攝姬杖困翅言睬斡欺裹賊淹澤販灶販掘興眷咒簍瞪舀賒隱瘸婚泅言酋裹賊凸幫亭靠替捻兒妹慫漏顛鉸攝績肘困斥合詹言欺斡爆敢虐稈澤替用慫卷著鉸凳績帚陵斥
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题目：关于形态记忆合金的研究进展 摘要：形态记忆合金是新兴的材料，本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。记忆合金作为一种使用价值比较广泛额材料，我们有理由相信形状记忆合金的发展前途是相当广泛的，也必将造福于人类。此外，通过这些介绍使人们能够真正的理解和认识这种新的材料——形态记忆合金。 关键字：：形状记忆合金、探索、各领域应用、形状记忆合金效应 正文： 一，形态记忆合金简介。 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) 。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,并获得了广泛关注。 二、形态记忆合金分类及原理
形态记忆合金种类繁多，在现在情况来看，记忆合金主要分为以下几种： （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。 至今为止发现的记忆合金体系Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 三、形态记忆合金的发展。 1932年瑞典人欧勒特在观察某种金镉合金的性能时，首次发现形状记忆效应。 1938年哈佛大学的研究人员在一种铜锌合金中发现了一种随温度的升高和降低而逐渐增大或缩小的形状变化，但是此时并未引起人们的广泛注意。 1962年美国海军实验室在开发新型舰船材料时，在Ti-Ni合金中发现把直条形的材料加工成弯曲形状，经加热后它的形状又恢复到原来的直条形，引起了材料科学界与工业界的重视,从此形状记忆合金引起了极大的关注。
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]。
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 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，
形状记忆合金性能及其应用 摘要：形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以 及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本 构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。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。 关键字：形状记忆合金形状记忆合金效应分类应用 1形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料是指具有形状记忆效应(shape memory effect，简称SME)的材料。形 状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的 外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)。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) 。 1.2 至今为止发现的记忆合金体系： Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 1.3 形状记忆合金的历史只有70多年，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"，其实用价值相当广泛，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。 2形状记忆合金效应分类 2.1 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
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
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
什么是形状记忆合金 有一种记忆方法是形状记忆法，你在运用过这种方法吗?那你有知道什么是形状记忆合金吗?下面和一起来了解什么是形状记忆合金吧，希望对你有帮助! 形状记忆合金的定义形状记忆合金(Shape Memory Alloys,)，简称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，即拥有“记忆"效应的合金。在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。 形状记忆合金简介形状记忆合金(shape memory alloy)在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。 形状记忆合金具有形状记忆效应(shape memory effect) ，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可
以控制浴室水管的水温：在热水温度过高时通过"记忆"功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。也可以制作成消防报警装置及电器设备的保险装置。当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。形状记忆合金的形状记忆效应还广泛应用于各类温度传感器触发器中。 形状记忆合金另一种重要性质是伪弹性(pseudoelasticity，又称超弹性，superelasticity) ，表现为在外力作用下，形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复[2-3] 。这一性能在医学和建筑减震以及日常生活方面得到了普遍应用。例如前面提到的人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器等[4] 。用形状记忆合金制造的眼镜架，可以承受比普通材料大得多的变形而不发生破坏(并不是应用形状记忆效应，发生变形后再加热而恢复) 形状记忆合金应用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。 航空航天工业 形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用
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
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,
形状记忆材料 一、材料简介 形状记忆材料是指具有形状记忆效应的工程材料，是一种智能型多功能材料，集敏感和驱动功能于一体，输入热量就可对外做功。在各工程技术、医学领域有着广阔的应用前景。 该材料是具有一定形状的固体在一定条件下经一定塑性变形后，当加热至一定温度时又可完全恢复至原形状的新型材料。即它能记忆母象的形状，具有SME 的合金，称为记忆合金（SMA）。 形状记忆效应是1951年美国Read等人在AUCD合金中首先发现的，1953年在 R8-合金中也发现了同样现象，但当时并没有过多的引人注目。直到1964年美国Buehler等人在Ti-Ni合金中发现形状记忆效应后，该新型材料才受到世界瞩目，科学家们才逐步开展起对它的研发和利用。20世纪60年代中期出现了Ti-Ni合金制造的人造卫星天线和能量转换热机。1970年在形状记忆合金历史上有两项重大突破:一是Ti-Ni合金管接头在F14飞机油压管路连接上大量应用,这是形状记忆合金的第一个批量产品；二是日本大阪大学清水和大塚对所发现的形状记忆合金进行综合研究后发现这些合金有共性：它们都有热弹性马氏体相变。 形状记忆合金的制造一般需要熔铸、加工、成形、形状记忆处理等几大步骤。形状记忆高分子的制法与普通高分子的制法基本相同，既可以采用浇注法直接制得制品，也可以采用双螺杆挤出机，先制得粒料然后再注射成型。对于热塑性的形状记忆高分子多采用先制成粒料再成型的方法。成型前粒料必须除去水分，否则会使物性下降，外观变差。对于热固性的形状记忆高分子则多采用浇注法、固化脱模后硫化即得具有“原始形状”的制品，再经二次成型得形状记忆高分子。 制造工艺图如下： 铸锭均匀化热锻热轧 热旋热拉最终热处理 中间退火冷拉
论文名： 形状忆合金在医学上的应用 学院：材料与化工学院 专业：金属材料工程 班级： 学号： 姓名：
内容摘要形状记忆合金的研究是近几年工程技术界颇为关注的一项 高新尖技术，其在航空航天、机械电子、工程建筑、医学医疗等相关领域已取得了一些应用性研究成果.本文介绍了形状记忆合金特点、功能、以及在现代医学中的研究与应用的现状与发展趋势. 关键词形状记忆合金医学领域 1.前言 在人类文明发展史上，材料是科学技术进步的重要支柱，也是社会进步的物质基础。在科技日新月异的今天，新材料更是高科技发展的先导。形状记忆合金正是新科技领域的一朵奇葩，正在灿烂的绽放。 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"。 1963年，美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现，在高于室温较多的某温度范围内，把一种镍-钛合金丝烧成弹簧，然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状，再放在40 ℃以上的热水中，该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现，某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度；在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到转变温度以下，人为地改变其形状后再加热到转变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。 1969年，镍--钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。人们采用了一种与众不同的管道接头装置。为了将两根需要对接的金属管连接，选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金，在高于其转变温度的条件下，做成内径比待对接管子外径略微小一点的短管(作接头用)，然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩到该接头的转变温度时，接头就自动收缩而扣紧被接管道，形成牢固紧密的连接。美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钦合金接头，从未发生过漏油、脱落或破损事故。 1969年7月20日，美国宇航员乘坐“阿波罗”11号登月舱在月球上首次留下了人类的脚印，并通过一个直径数米的半球形天线传输月球和地球之间的信息。这个庞然大物般的天线是怎么被带到月球上的呢?就是用一种形状记忆合金材料，先在其转变温度以上按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放置于月球后，在阳光照射下，达到该合金的转变温度，天线“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球。科学家在镍-钛合金中添加其他元素，进一步研究开发了钦镍铜、钛镍铁、钛镍铬等新的镍钛系形状记忆合金；除此以外还有其他种类的形状记忆合金，如:铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金(Fe-Mn-Si, Fe-Pd)等。 而今形状记忆合金以应用到我们生活的各个领域，正在改变着我们的生活。
形状记忆合金发展及应用 摘要：形状记忆效应自20世纪30年代报道以来逐步得到人们的重视并加以应用，被人们誉为“神奇的功能材料”，本文主要介绍了形状记忆合金合金的发展及其在许多领域的应用以及未来的一些发展趋势。 关键字：形状记忆合金各领域应用发展趋势 引言：形状记忆合金（shape memory alloy，缩写为SMA）作为一种新型功能性材料，其最显著的特性是形状记忆效应，1932年由Olander在研究AuCd合金时首次发现，随后引起了人们的广泛重视，并由此开始了广泛研究和应用。随着人们逐渐发现形状记忆合金的一些重要特性，如超弹性效应、弹性模量温度变化特性和良好的阻尼性能等。正是这些显著的性能使得形状记忆合金被广泛地应用和研究，应用领域涉及电子、机械、运输、化学、医辽、能源、航天与土木工程等领域。 一、形状记忆效应的发现 1932年瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到了形状记忆效应。最早关于形状记忆合金效应的报道是有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,才引起了材料科学界与工业界的重视 二、记忆效应的分类 （一）单程记忆效应 形状记忆合金在较低温度下变形,较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。 （二）双程记忆效应 某些合金加热是恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。
（三）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。 三、形状记忆合金在各领域的应用 （一）航空航天工业方面 形状记忆合金可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线。由于天线体积庞大，运载上月球很不方便，人们在一定温度环境下用形状记忆合金制成抛物面天线，再在低温下把它压缩成一个直径5厘米以下的小团，使它的体积缩小到只有原先的千分之一，放入登月小艇的舱内，在月面上经太阳光的照射加热使它恢复到原来的抛物面形状。这样就能用空间有限的火箭舱运送体积庞大的天线了。 （二）生物医疗方面 TiNi合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。在现有的实用记忆合金中只有与生物体接触后会形成稳定性很强的钝化膜的合金才可以植入生物体内,其中仅合金满足使用条件是目前医学上主要使用的记忆合金在医学上合金应用较广的有口腔牙齿矫形丝外科中用的各种矫形棒、骨连接器、血管夹、凝血滤器等现在在血管扩张元件中也应用了形状记忆合金。 （三）其他方面 1、眼镜框架 在眼镜框架的鼻梁和耳部装配合金可使人感到舒适并抗磨损,由于合金所具有的柔韧性已使它们广泛用于改变眼镜时尚界用超弹性合金丝做眼睛框架,即使镜片热膨胀,该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大而普通的眼镜框则不行。 2、桥梁结构振动控制 记忆合金可用于桥梁被动控制及主动控制、拉索振动控制。对于目前桥梁结构振动控制，合理、有效、安全与经济的抗震途径是采用桥梁减震、隔震新技术，通过设置隔震器和阻尼器，达到增加结构延性、降低结构振动反应和消耗地震能量，把桥梁的变形限制在弹性范围内。对于桥梁结构的隔震体系，不仅要提供附
课程论文设计 金属材料热处理原理 题目：铁基形状记忆合金简述院系：材料科学与工程学院专业：金属材料成型加工 学号：20110800818 姓名：申澎洋 指导老师：朱世杰 时间：2013年11月24日
铁基形状记忆合金简述 申澎洋 （郑州大学20110800818） 【摘要】铁基形状记忆合金(Fe-Based Shape Memory Alloy )是继镍钛基和铜基形状记忆合金之后的第三代形状记忆合金，由于其价格低廉、强度高、加工性能好、使用方便等优点引起广泛重视。铁基形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性取决于合金的马氏体相变特征，掌握铁基形状记忆合金的马氏体相变规律是开发和优化铁基形状记忆合金的前提。本文简要介绍了形状记忆效应（SEM）的基本概念和形状记忆合金的发展。总结了铁基合金记忆效应的不同机理和影响马氏体相变的特征的各种因素，展望了铁基合金今后的研究方向和应用前景。 【关键词】铁基形状记忆合金形状记忆效应马氏体相变 一、引言 形状记忆材料是近几十年发展起来的一种新型功能材料。这种材料最主要的特征是具有形状记忆效应，即材料变形（通常在M S以下或者M S附近）后再经加热，如加热超过一定温度（如A S），材料就能恢复到它变形前的形状。形状记忆合金因其具有形状记忆性能和超弹性，目前已获得广泛应用。例如管接头，各种电器中的驱动器，手持话机天线，以及医学支架和导丝等。此外，记忆合金的
驱动和传感功能，还可用于微驱动器"微机械和微型机器人等。 早在1938年，已发现Cu-Zn合金具有热弹性马氏体的特征；1948年，苏联库尔久莫夫在其著名论文“马氏体相变”中预测了具有可逆相变的合金中会出 现热弹性马氏体。1931年，张禄经和Read在Au-Cd合金中最早观察到形状记忆效应，直到1963年Buehler 的课题组在Ti-Ni合金中发现了类似的形状记忆效应后，才真正引起很多科学家的重视。常见的形状记忆合金主要有三类，即Ti-Ni基、Cu基、Fe基合金。Ti-Ni基形状记忆合金具有优良的机械性能、抗腐蚀性能、和生物相容性而被认为是最好的生物材料之一，但是价格昂贵，且难于制备和加工。Cu基形状记忆合金的主要包括Cu-Al-Ni和Cu-Zn-Al系，其优点是价格便宜和容易加工，缺点是过热容易分解为平衡相，并且容易产生马氏体稳定化，以及双程形状记忆效应容易退化。Fe基形状记忆合金主要有Fe3Pt、 Fe-Ni-Co和Fe-Mn-Si系。 二、形状记忆效应机制 1．马氏体相变与形状记忆效应 马氏体相变是一种位移型、无原子扩散性转变，属于结构型相变，即材料相变时由一种晶体结构改变为另一种晶体结构。徐祖耀提出马氏体相变定义为：替换原子无扩散切变使其形状改变的相变; 其中相变泛指一级( 具有热量突变，如放热，和体积突变，如膨胀)、形核—长大型( 马氏体形成经形核和长大阶段) 相变。马氏体相变的主要特征是: 替换原子无扩散( 成分不改变，近邻原子关系不改变) ，切变( 母相和马氏体之间呈位向关系) 和形状改变( 抛光面显示浮突)。根据马氏体相变时的热力学特征，马氏体可分为:
形状记忆合金 摘要：形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。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。 关键字：形状记忆合金制备应用研究进展 1 形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料 是指具有形状记忆效应(shape memory effect，简称SME)的材料。形状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)。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。已发现的形状记忆合金种类很多，可以分为Ti-Ni系、铜系、铁系合金三大类。目前已实用化的形状记忆合金只有Ti-Ni系合金和铜系合金。 到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 1.2 形状记忆合金效应分类 1.2.1 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。 1.2.2 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。 1.2.3 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 形状记忆合金的制备