形状记忆材料-形状记忆效应

浅谈形状记忆合金材料引言：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（c）马氏体相变在晶体学上是完全可逆的3、状记忆效应的分类（a）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。

形状记忆材料形状记忆材料（Shape Memory Materials，SMMs）是一类具有形状记忆效应的智能材料，其在外界作用下可以实现形状的可逆变化。

形状记忆材料广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车、电子、纺织等领域，具有巨大的应用前景。

形状记忆材料的工作原理是基于其特殊的微观结构和相变特性。

在低温状态下，形状记忆材料处于一种固定的形状，一旦受到外界温度、应力或磁场等作用，就会发生相变，从而恢复到其原始形状。

这种形状记忆效应使得形状记忆材料具有自修复、自组装、自适应等智能特性。

形状记忆材料的应用领域非常广泛。

在医疗器械领域，形状记忆材料可以用于制作支架、缝合线、植入物等，具有良好的生物相容性和可调节的形状，可以更好地适应人体器官的形状和运动。

在航空航天领域，形状记忆材料可以用于制作飞机零部件、卫星结构等，具有轻质、高强度、耐高温等优点，可以大大减轻航空器的重量，提高飞行性能。

在汽车领域，形状记忆材料可以用于制作车身零部件、发动机零部件等，具有抗冲击、耐磨损、自修复等特性，可以提高汽车的安全性和可靠性。

在电子和纺织领域，形状记忆材料可以用于制作智能传感器、智能纺织品等，具有快速响应、多功能性、耐用性等特点，可以实现智能化、可穿戴化。

形状记忆材料的研究和应用仍面临一些挑战。

首先，形状记忆材料的制备工艺和性能优化仍需进一步提升，以满足不同领域的需求。

其次，形状记忆材料的成本较高，需要降低生产成本，提高市场竞争力。

最后，形状记忆材料的环境适应性和可持续性也需要加强，以减少对环境的影响。

总的来说，形状记忆材料作为一种新型智能材料，具有巨大的应用潜力和发展前景。

随着科技的不断进步和创新，形状记忆材料必将在各个领域发挥重要作用，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

记忆合金特点
记忆合金特点
记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性的材料。

它的特点包括以下几个方面：
一、形状记忆效应
形状记忆效应是指材料在经历过程变形后，可以恢复到原来的形态。

这种效应可以用于制造各种自动控制系统和机械装置，如自动开关、自动调节阀门等。

二、超弹性
超弹性是指材料在受到外力作用后能够产生大量变形，但当外力消失时，材料能够迅速恢复到原来的状态。

这种特性使得记忆合金在医学领域有着广泛的应用，如支架、牙套等。

三、高耐腐蚀性
记忆合金具有高耐腐蚀性，因此可以在恶劣环境中使用。

它们可以抵
抗氧化、酸碱等化学物质的侵蚀，在海水或其他盐溶液中也不易生锈。

四、低温稳定性
记忆合金具有低温稳定性，可以在极低温度下使用。

这使得它们成为
航空航天领域中的重要材料，如用于制造卫星、火箭等。

五、易加工性
记忆合金易于加工，可以通过压力、热处理等方式进行形状调整。

这
种特性使得它们在制造各种复杂形状的零件时具有优势。

六、高强度
记忆合金具有高强度，可以承受较大的载荷。

这种特性使得它们在制
造高强度零件时具有优势。

七、可重复使用
记忆合金可以多次使用，不会因为变形而失去作用。

这使得它们成为
一种环保材料。

总结：
记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、高耐腐蚀性、低温稳定性、易加工性、高强度和可重复使用等特点。

这些特点使得它们在医学、航空航天等领域得到广泛应用，并且将来还有更多的应用前景。

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，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的足够兴趣和重视。

直到1962年，美国海军机械研究所的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验。

在实验的过程中，他们发现，当温度升到一定数值时，这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态，他们反复做了多次实验，结果证明了这些细丝确实具有“记忆”。