镍钛形状记忆合金尺寸效应的实验研究

镍线材的形状记忆性能研究绪论：形状记忆合金是一类具有特殊物理和力学性能的金属合金材料。

它们具有记忆性能，即在受到外界温度或应力的作用下，能够自动恢复到其预设形状。

镍基形状记忆合金是应用较为广泛的一类形状记忆合金材料，其中镍线材作为重要的应用形式之一，具有广泛的用途。

本文旨在对镍线材的形状记忆性能进行研究，并探讨其影响因素和应用前景。

一、镍线材的制备方法在研究镍线材的形状记忆性能前，首先需要了解其制备方法。

目前，常用的镍线材制备方法主要包括拉拔法和激光熔覆法。

拉拔法是将高纯度的镍合金材料通过一系列的压缩和拉伸工艺制备成细丝，其优点是制备工艺简单、成本低廉；激光熔覆法则是利用激光熔化镍合金粉末并迅速凝固，形成具有一定形状记忆性能的镍线材。

具体制备方法的选择需根据实际应用需求而定。

二、镍线材的形状记忆性能研究方法针对镍线材的形状记忆性能研究，常用的方法主要包括温度激活测试和应力激活测试。

温度激活测试是通过控制镍线材的温度变化来观察其形状记忆性能，在设计温度范围内进行形状恢复测试，并记录恢复速度和恢复率等性能指标；应力激活测试则是施加不同大小的外力，通过观察形状记忆合金的应变行为来研究其形状记忆性能，并测试其回弹性和塑性形变等性能参数。

三、影响镍线材形状记忆性能的因素1. 合金成分：镍线材的合金成分对其形状记忆性能具有重要影响。

添加适量的合金元素可以改善合金的形状记忆性能，其中钛、铌等元素常被用于提高镍线材的形状记忆性能。

2. 加工工艺：镍线材的加工过程中会产生内应力，进而影响其形状记忆性能。

控制加工过程中的温度、拉伸速度和应力大小等因素，可以有效提高镍线材的形状记忆性能。

3. 外界环境：外界环境的温度变化和应力施加对镍线材的形状记忆性能也会产生影响。

较高的温度和应力可能导致形状记忆合金呈现非预期的形变行为，因此需要对外界环境进行合理控制。

四、镍线材的应用前景1. 医疗领域：镍线材的形状记忆性能使得其在医疗器械领域有着广泛的应用前景。

材料的形状记忆效应研究与应用材料的形状记忆效应是指某些特殊材料在受到外界力引起形变后，通过加热或者去除外界力，并保持在一定温度范围内，就能恢复到其原本的形状。

这种形状记忆的材料具有广泛的应用潜力，在工程技术和生物医学等领域都有重要的研究价值和应用前景。

一、形状记忆合金材料形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的智能材料，其最典型的代表是镍钛合金（Ni-Ti合金），又被称为“记忆合金”。

形状记忆合金材料可以根据温度、应力或磁场等外界条件发生普氏体与马氏体相变，从而实现形状记忆效应。

这种材料在航空航天、汽车工业、电子设备等多个领域有广泛的应用，如飞机机翼的变形控制、自动调节阀门的控制等。

二、形状记忆聚合物材料形状记忆聚合物是指通过交联聚合改性的聚合物材料，具有形状记忆效应。

相比于形状记忆合金，形状记忆聚合物具有更高的拉伸性和可塑性，更适用于柔性器件和生物医学领域的应用。

形状记忆聚合物可以根据温度、湿度、pH值等外界刺激发生形变和恢复，可以用于制造智能温度传感器、人工肌肉、缓释药物输送系统等。

三、形状记忆液晶材料形状记忆液晶材料是指基于液晶原理、具有形状记忆效应的材料。

这种材料可以根据温度、光照等外界条件实现晶相的改变，从而实现形状的变化与恢复。

形状记忆液晶材料在显示技术、光学器件等领域有重要的应用，如切换窗帘、光学透镜等。

四、形状记忆仿生材料形状记忆仿生材料是指通过仿生学原理，设计和制造具有形状记忆效应的材料。

这种材料可以模拟生物体内的运动和形变过程，实现形状记忆效应。

形状记忆仿生材料在仿真机器人、医疗器械等领域有广泛的应用，如可变形手术器械、自适应机械臂等。

五、形状记忆材料的应用前景形状记忆材料具有广阔的应用前景，可以在机械、电子、医疗等多个领域发挥重要作用。

形状记忆合金可以用于智能结构、微机械系统等领域；形状记忆聚合物可以用于柔性传感器、人工肌肉等领域；形状记忆液晶材料可以用于光学、显示等领域；形状记忆仿生材料可以用于仿真机器人、生物医学等领域。

生物记忆材料·镍钛合金·在骨科领域中的研究与进展第二军医大学长海医院骨科张春才自1963年Buehler报道了镍钛(NiTi)合金具有形状记忆效应以来，对其本质和应用研究日趋深人。

尤其在医学界，因其独特的力学行为与优良的组织相容性，倍受关注。

1 NiTi合金形状记忆效应的原理和特性所谓"形状记忆效应"是指NiTi合金对它的金相几何形状有"记忆"本领，宏观而言，将一定形状的合金试样，低温塑形形变后，再将试样加热，试样又回复到它原来的形状，同时，产生巨大的回复力，例如横截面积为lcm²的合金棒，相变时产生850Okg的力。

记忆效应分三种:(1)单向记忆:低温金相受力变形，高温金相回到原状。

C2)双向记忆:能记住高温与低温金相，随温度而发生顺、逆性变化。

(3)全程记忆:机理不甚明了，可能是金相中的一种内应力场起了主要作用。

形状记忆效应的应变量依合金的种类而各有所异，约5-20%之间(一般金属小于0.5%),NiTi合金为8%。

形状记忆合金具有“热弹性马氏体型”相变。

NiTi合金为例，高温奥氏体相为体心立方有序晶体结构CaCl型B2晶格，低温马氏体相(M)为单斜畸变结构Bl9晶格，从B→M，存在一个对双程记忆效应起着重要作用的R相变。

在B2=R，R=M和R2=M的顺、逆相变中，母和子相中相邻原子位置不变，只是界面上原子发生协作位移-晶体切变。

这种切变不但对记忆效应和超弹性起了重要作用，而且也使其耐疲劳性能优于一般金属材料。

具有记忆效应的合金已发现20余种，实用化潜力大的有镍基、铜基及铁基形状记忆合金。

NliTi合金为近等原子比的NiTi金属间化合物。

国产的医用NiTi合金，Mi含量为50-53%。

相变温度可依临床而行相应的工艺处理;同时亦适当改变它的弹性模量。

2 医用NiTi合金的基础研究实验表明，NiTi合金具有强度高、比重低、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、低磁性、无毒等优点。

镍钛锆高温形状记忆合金的研究进展冯昭伟１，崔　跃２，尚再艳２，袁志山１，李君涛２，王江波２，缪卫东２，马嘉丽２（１　有研亿金新材料有限公司，北京１０２２００；２　有研医疗器械（北京）有限公司，北京１０２２００）摘要 介绍了ＮｉＴｉＺｒ高温形状记忆合金的研究进展，重点评述了ＮｉＴｉＺｒ中Ｚｒ添加及热处理对合金的相变温度、形状记忆效应的影响，同时探讨了ＮｉＴｉＺｒ合金加工特性及相变的微观机理，最后提出了需要进一步研究的问题。

关键词 ＮｉＴｉＺｒ高温合金　形状记忆合金　相变温度　形状记忆效应中图分类号：ＴＧ１３９．６ 文献标识码：ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＮｉＴｉＺｒ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｓｈａｐｅ　Ｍｅｍｏｒｙ　ＡｌｌｏｙｓＦＥＮＧ　Ｚｈａｏｗｅｉ　１，ＣＵＩ　Ｙｕｅ２，ＳＨＡＮＧ　Ｚａｉｙａｎ２，ＹＵＡＮ　Ｚｈｉｓｈａｎ１，ＬＩ　Ｊｕｎｔａｏ２，ＷＡＮＧ　Ｊｉａｎｇｂｏ２，ＭＩＡＯ　Ｗｅｉｄｏｎｇ２，ＭＡ　Ｊｉａｌｉ　２（１　Ｇｒｉｋｉｎ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２００；２　Ｇｒｉｍｅｄ　Ｍｅｄｉｃａｌ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ＮｉＴｉＺｒ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ　ｉｓ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｗｉｔｈ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｚｒ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｌｌｏｙｓ′ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ｅｆｆｅｃｔ．Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ＮｉＴｉＺｒ　ａｌｌｏｙ　ｐｈａｓｅ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｄｉ－ｒｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ ＮｉＴｉＺｒ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｌｌｏｙｓ，ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｌｌｏｙｓ，ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｈａｐｅ　ｍｅｍｏｒｙｅｆｆｅｃｔ　冯昭伟：男，１９７３年生，博士，高级工程师，研究方向为镍钛形状记忆合金　Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｚｗ＠ｇｒｉｋｉｎ．ｃｏｍ０　引言常用ＮｉＴｉ及ＣｕＺｎＡｌ记忆合金的马氏体相变起始温度Ｍｓ通常不超过１００℃，通常经过后续热－机械处理的记忆合金，在无约束应力条件下，若其马氏体逆相变起始温度Ａｓ高于１２０℃，就将其归于中高温形状记忆合金。

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记忆合金研究报告记忆合金是一种特殊的合金材料，具有记忆性能，可以记住自身的形状，并且能够恢复到原始形状。

记忆合金具有许多应用领域，如医疗器械、航空航天、汽车工业等，具有重要的市场价值和发展前景。

记忆合金的记忆效应主要是通过相变实现的。

具有记忆效应的记忆合金主要有两个阶段：奥氏体和马氏体。

奥氏体是记忆合金的高温形状，具有弹性和可塑性；马氏体是记忆合金的低温形状，具有硬度和形状记忆的能力。

当记忆合金处于奥氏体状态时，可以通过外界的应力或温度变化，转变为马氏体状态，并且当外界应力或温度恢复到原始状态时，记忆合金会恢复到奥氏体状态。

记忆合金的主要成分是钛、镍、钴等金属元素。

钛镍记忆合金是最早研究和应用的一种记忆合金，具有良好的记忆效果和力学性能。

经过一系列的合金设计和热处理工艺，钛镍记忆合金可以实现多个形状记忆。

此外，还有一些新型的记忆合金被发现，如铜锌铝合金、镍钛锑合金等，具有更高的应变和更好的热稳定性。

记忆合金的研究重点主要包括合金材料的开发和性能改进、形状记忆机制的理论解释和模拟、记忆合金材料的制备工艺和应用等。

在合金材料的开发和性能改进方面，主要通过合金元素的选择和合金化处理来实现，如调控合金中的相变温度和相变温度的范围，以及提高合金的力学性能。

在形状记忆机制的理论解释和模拟方面，主要通过热力学和力学模型来描述记忆合金的相变行为和形状记忆效应。

在记忆合金材料的制备工艺和应用方面，主要包括热处理工艺和成型工艺的研究，以及记忆合金在医疗器械、航空航天、汽车工业等领域的应用。

记忆合金的应用领域非常广泛。

在医疗器械领域，记忆合金可以用于制作支架、导丝、夹钳等，用于治疗心血管疾病和骨科疾病。

在航空航天领域，记忆合金可以用于制作飞机上各种零部件，如发动机叶片、舵面、起落架等，具有抗高温、耐腐蚀和自修复等特性。

在汽车工业领域，记忆合金可以用于制作汽车的车身部件、发动机部件、悬挂系统等，可以提高汽车的安全性、舒适性和节能性。

电阻法测量镍钛铌形状记忆合金相变点的研究【电阻法测量镍钛铌形状记忆合金相变点的研究】1. 引言镍钛铌形状记忆合金作为一种具有形状记忆效应和超弹性的材料，已经在许多领域得到广泛应用，例如机械工程、航空航天、医学等。

对于这种合金的研究，特别是对其相变点的准确测量，一直是学界和工业界关注的热点问题。

而电阻法作为一种简单有效的测量方法，成为研究者们广泛采用的手段之一。

2. 电阻法原理电阻法通过测量镍钛铌合金在相变过程中电阻的变化，来确定其相变点。

镍钛铌合金在相变过程中，其晶体结构由初始的立方相转变为四方相，这种结构转变会引起电阻的明显变化。

利用电阻-温度曲线，可以准确测量出合金的相变点。

3. 电阻法测量步骤（1）样品制备：需要准备一定尺寸和形状的镍钛铌合金样品。

样品的制备应遵循一定的标准和要求，以确保测量结果的可靠性。

（2）电路搭建：将合金样品连接到电路中，在一定电流下通过样品。

还需要将温度传感器安装在样品靠近的位置，以测量温度变化。

（3）测量过程：通过电压表或电流表来测量电路中的电流和电压变化。

将测量得到的数据与温度传感器测得的温度数据相对应，可以得到电阻-温度曲线。

（4）数据处理：根据得到的电阻-温度曲线，可以确定相变点的温度。

对于镍钛铌合金来说，室温下其相变点通常在50-100摄氏度之间。

4. 相关研究成果许多研究者已经利用电阻法对镍钛铌形状记忆合金的相变点进行了测量，并取得了一些有价值的成果。

他们通过改变合金的组成、热处理条件等因素，来探究相变点的变化规律。

这些研究为我们更深入地理解镍钛铌合金的相变机制和性能调控提供了重要参考。

5. 个人观点和理解对于电阻法测量镍钛铌形状记忆合金相变点的研究，我认为还存在一些挑战和机遇。

我们需要进一步改进实验装置和数据处理方法，以提高测量精度和可靠性。

另我们可以结合其他测量方法，如差示扫描量热法等，来互相验证和补充测量结果，以获得更全面的信息。

6. 总结与回顾本文主要介绍了电阻法测量镍钛铌形状记忆合金相变点的研究。

镍棒材料的形状记忆性能研究及其在智能材料中的应用形状记忆合金（Shape Memory Alloy, SMA）是一种具有特殊性能的智能材料，其最具代表性的成分之一就是镍棒材料。

镍棒材料的形状记忆性能是其功能的核心，具有广泛的应用前景。

本文将从形状记忆性能的基本原理、研究方法和应用领域三个方面探讨镍棒材料形状记忆性能及其在智能材料中的应用。

1. 形状记忆性能的基本原理形状记忆合金的形状记忆性能是指在经历一定的形状变化之后，能够还原到其初始形状的特性。

这种特性是由合金的微观组织和晶体结构决定的。

在镍棒材料中，主要的形状记忆效应是马氏体相变效应。

马氏体相变是指在高温下，合金呈现奥氏体结构（高温相），当温度降低到临界温度以下时，合金转变为马氏体结构（低温相）；当温度再次升高时，合金又会转变回奥氏体结构。

这种相变过程伴随着晶体结构改变和形状的变化，使得镍棒材料具有形状记忆性能。

2. 形状记忆性能的研究方法为了研究镍棒材料的形状记忆性能，科学家们采用了多种研究方法，包括实验观测、数值模拟和理论分析等。

实验观测是研究形状记忆性能的基础方法，通过测量材料在不同温度下的形状变化，可以得到其相应的形状记忆特性曲线。

实验观测结合力学性能测试和显微结构分析，能够揭示材料的形状记忆机理。

数值模拟在研究形状记忆性能中也发挥着重要的作用。

通过建立相应的数学模型，模拟材料的相变过程，并计算出其形状变化的规律。

数值模拟能够提供静态和动态形状记忆性能的预测和优化，加速新材料的开发过程。

理论分析则是在实验观测和数值模拟的基础上，通过理论推导和解析计算，深入研究形状记忆性能的机理和影响因素。

理论分析可以从材料的能量、相变热力学和弹性力学等方面，揭示形状记忆效应的本质和规律。

3. 在智能材料中的应用镍棒材料的形状记忆性能以及其与其他材料的复合，赋予了智能材料各种独特的功能，实现了在多个领域的应用。

3.1 智能结构利用镍棒材料的形状记忆性能，可以设计和制造具有自修复、自充气和自传感等功能的智能结构。

镍带材的形变记忆效应研究引言：镍带材是一种重要的功能材料，具有形变记忆效应（Shape Memory Effect，SME）的特性使其在多个领域中有着广泛的应用。

形变记忆效应是指当镍带经历了一定的形变之后，在受到适当的外界刺激条件下能够恢复到其原始的形状。

这种特性使得镍带材可以在机械和热应力下发生可逆形变，具有极高的应用价值。

本文将着重介绍镍带材的形变记忆效应研究，探讨其原理、应用和进一步的发展方向。

一、形变记忆效应的原理形变记忆效应的起源于镍带材中特殊的晶体结构。

镍带材通常由奥氏体相和马氏体相组成。

在高温下，镍带处于奥氏体相，原子排列呈现面心立方结构。

而当镍带被加工变形后，金属晶体结构发生相变，转变为具有花岗岩状结构的马氏体相。

在适当的条件下，如升温或加热，镍带可以经历逆相变，重新恢复到奥氏体相的原始形状。

这一过程称为相变回复，是形变记忆效应的基本原理。

二、形变记忆效应的应用1. 手术器械镍带材的形变记忆效应在医疗领域中得到广泛应用。

例如，镍钛合金制成的心脏支架可以在介入手术中用于支撑塌陷的血管，然后通过升温使其回复到最初的形状，提供支撑力，同时降低手术损伤和恢复时间。

2. 纳米机械器件镍带材可以用于制作纳米机械器件，如纳米电机和纳米阀。

这些器件可以通过形变记忆效应来实现微小尺寸的精确控制和操作。

在纳米领域中，镍带的形变记忆性能可以用于制造具有自修复和自适应功能的智能材料。

3. 智能材料镍带材的形变记忆效应在智能材料领域也有广泛应用。

例如，镍带可以用于制作具有形状记忆功能的智能合金，这些合金可以在变化的温度环境下自动改变形状和尺寸，从而用于自适应结构、阀门控制和微纳级机器人等领域。

三、形变记忆效应的研究进展随着科学技术的发展，对形变记忆效应的研究也得到了大力推进。

目前，研究者们主要关注以下几个方面的问题：1. 形变记忆效应的机理研究虽然形变记忆效应的基本机理已经被认识和理解，但仍然有很多细节和微观机制需要进一步研究。