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《形状记忆合金与分析测试综合实验》课程实验教学大纲课程名称：形状记忆合金与分析测试综合实验英文名称：Compre hensive Experimeut of Shape Memory Alloy and Aualysis课程编号：实验课性质：独立设课课程负责人：耿贵立开放实验项目数：6大纲主撰人：耿贵立大纲审核人：闵光辉一、学时、学分课程总学时：17 实验学时：17课程总学分：实验学分：二、适用专业及年级适用于材料方向二、三年级三、综合实验教学目标与基本要求1．在介绍了形状记忆合金的基本知识之后，让学生观察由形状记忆合金制做的涡轮型热机、偏心曲柄型热机、偏心曲柄型发电热机、划水型热机、双程记忆合金花、全程记忆合金花、双程记忆合金簧、单程记忆合金簧、医疗用于人体的各类记忆合金内支架等教学模型的动作变化。
通过由形状记忆合金制作的模型的动作实验，让学生产生好奇与兴趣。
在有了感性认识的基础上，然后以铜基形状记忆合金作为综合实验各个实验环节的分析测试材料，以热分析仪、能谱仪、扫描电镜、透射电镜、高性能金相显微镜及定量分析系统、显微硬度计、X射线衍射仪为手段，让学生了解形状记忆合金的动作温度，动作所需要的能量，马氏体相与母相的硬度区别，动作（相变）温度及记忆性能与化学成分、马氏体形貌、形态、亚结构、马氏体量及马氏体类型的依赖关系，使彼此孤立的实验联系起来，让学生了解分析测试的全过程，以体现知识的系统性、连贯性和综合性，将所学知识点全部综合起来有所升华，以达到本综合实验教学之目的。
2．通过综合实验，让学生了解和掌握综合实验所使用的差热分析仪、差示扫描量热分析仪、能谱仪、扫描电镜、透射电镜、高性能金相显微镜及定量分析系统、显微硬度计、X射线衍射仪等现代分析测试仪器设备的主要功能，以及测量方法和测量原理。
3．通过综合实验，让学生了解综合实验中每个环节的样品的制备方法和检测过程，以及操作方法。
4．通过综合实验，让学生了解综合实验中每个实验环节的必然联系。
形状记忆合⾦简介1形状记忆合⾦简介20世纪80年代中期，⼈们提出了智能材料（smart material ）的概念。
这种材料的基本特点是具有感知与驱动双重功能，即材料⾃⾝能感知环境的变化，并做出相应的响应。
它的研究呈开放和辐射性，涉及的学科包括化学、物理学、材料学、计算机、海洋⼯程、航空和医学等领域学科[1-2]。
迄今为⽌，已研究的智能材料主要有压电/电致伸缩陶瓷；形状记忆材料；磁致伸缩材料（Terfenol-D ）；电、磁流变体等[3-7]。
作为智能材料之⼀的形状记忆合⾦材料（shape memory alloys ，SMA ），由于具有独特的形状恢复，⾃我驱动及机械功输出的特性，应⽤范围已经涉及机械、电⼦、化⼯、航空、航天、能源、交通和医疗等许多领域。
SMA 材料的形状记忆效应，是通过合⾦⾼温奥⽒体（母相）到低温马⽒体的马⽒体相变及逆相变过程来实现的。
因此，下⾯分别介绍⼀下马⽒体相变和形状记忆效应。
1 马⽒体相变与形状记忆效应1.1 马⽒体相变马⽒体相变的发现可追溯到100多年前。
1895年Osmond [8]将⾼碳钢经淬⽕后的显微组织命名为马⽒体，以后⼈们就以这类组织的形态（针叶状）及其性质（硬度⾼，具有铁磁性）来描述马⽒体，把形成这类组织的过程以及其晶体结构改变（⾯⼼⽴⽅→四⾓（正⽅））过程称为马⽒体相变。
随后在其他合⾦中也发现了马⽒体，其形成和钢中马⽒体近似，但马⽒体的形态和性质各异，如Fe-Ni 合⾦中的马⽒体硬度不⾼，低碳钢中马⽒体呈条状状态，有⾊合⾦马⽒体的硬度甚⾄低于母相，且不具有磁性。
1948年Cohen [9]认为，应摒弃以往以组织形态和性质来定义马⽒体，宜着重研究其形成过程。
以后，⼀些学者根据马⽒体形成的特征，提出马⽒体相变的各种定义。
如Barrett 在1948年的相变讨论会上称马⽒体相变为⽆扩散相变。
Hull [10]在1954年定义马⽒体相变为“点阵变化时原⼦做规则运动，使发⽣相变的区域形成形状改变、原⼦不需要扩散的⼀种相变。
合金恒温转变类型
合金恒温转变（Alloy Phase Transitions）是指合金在一定温度范围内的相变现象，其中合金的结构和性质会发生显著的改变。
合金恒温转变通常分为以下几种主要类型：
1.铁素体相变（Ferritic Transformations）：铁素体相变是指钢铁中铁原子的晶体结构发生变化的过程。
常见的铁素体相变包括铁的α（alpha）相变和γ（gamma）相变，这些相变在钢铁的淬火和回火等热处理过程中发挥重要作用。
2.马氏体相变（Martensitic Transformations）：马氏体相变是一种快速相变，通常涉及到高温晶相到低温马氏体的转变。
这种相变在合金的淬火过程中非常重要，它可以使材料变得坚硬而脆弱。
3.顺磁/铁磁相变（Paramagnetic/Ferromagnetic Transitions）：这种相变涉及到磁性材料，如铁和钴，随温度的变化而发生磁性状态的改变。
铁磁材料在低温下是铁磁的，而在高温下则是顺磁的。
4.形状记忆合金相变（Shape Memory Alloy Transitions）：形状记忆合金是一种特殊的合金，具有记忆性质，可以在温度变化时保持特定形状。
相变通常涉及由高温相到低温相的转变，导致合金的形状变化。
5.超导相变（Superconducting Transitions）：超导材料在低温下表现出完全无电阻和磁场排斥的性质。
超导相变是指从常规导体状态到超导状态的温度或磁场的转变。
这些是合金恒温转变的一些常见类型，每种类型都在材料科学和工程领域中具有重要意义。
不同类型的合金相变对于材料性质和应用都有不同的影响，因此在合金设计和材料工程中必须考虑这些相变。
