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形状记忆合金最新版本ppt课件

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第4章形状记忆合金精品PPT课件

第4章形状记忆合金精品PPT课件
其中，应力－应变关系表现出明显的非线性，这种非线性 弹性和相变密切相关，叫相变伪弹性(Transformation Pseudoelasticity)，也叫超弹性。
2020/10/21
24
形状记忆合金发生超弹性变形的应力应变曲线
(Ms温度以上加载）
2020/10/21
25
形状记忆合金的相变伪弹性和热弹性马氏体相变在本 质上是同一现象。
60
40
20
0
270
290 310 330 350 温度/K
MS AS 275K
环境温度
2020/10/21Cu-34.1-Zn-1.8Sn合金Ms与拉伸应力的关系
23
相变伪弹性（超弹性）
产生热弹性M相变的形状记忆合金，在Ms温度以上由应力 诱发产生的M只在应力作用下才能稳定存在，应力一旦解除， 立即产生逆相变，回到母相状态，在应力作用下产生的宏观变 形也随逆相变而完全消失。
应力所加对象 不同：
前述(彼)： 马氏体 此：奥氏体
施加应力前后
前述(彼)： 无
有无M相变：
此：有
2020/10/21
22
当形状记忆合金受到的剪切分应力小于滑移变形或孪生变 形的临界应力时，即使在Ms之上也会发生应力诱发M相变，即 外部应力使相变温度上升。
应力/MPa 140
120
加载
100
卸载
80
2020/10/21
37
性能特点： 优点：制造加工容易，价格便宜，具有良好的记忆
性能，相变点可在一定温度范围内调节，不 同成分的Cu-Zn-A1合金相变温度不同。
缺点：强度较低，稳定性及耐疲劳性能差，不具有 生物相容性。
2020/10/21

《形状记忆合金》课件

《形状记忆合金》课件

2
存在的问题
如材料成本、可靠性和循环寿命等方面的挑战来自需要不断研究和改进。3
发展前景
形状记忆合金将在未来的科技进步中发挥重要作用，为我们的生活带来更多便利 和创新。
结语
形状记忆合金的重要性
它不仅是一种材料，更是未来科 技发展的重要组成部分，将引领 我们走向更智能、高效的未来。
发挥形状记忆合金的作用
《形状记忆合金》PPT课 件
欢迎参加本次《形状记忆合金》PPT课件！在这里，我们将探索这项未来科技 的定义、原理、特点，以及其在医疗器械、航天航空、汽车工业等领域中的 应用。
什么是形状记忆合金
形状记忆合金是一种具有记忆效应的材料，可以在受力变形后回复到其原始 形状。它的原理是基于相变的晶体结构变化，拥有独特的特点。
包括熔融法、固相法和合金化 方法等，每种方法都有其适用 场景和优缺点。
制备工艺流程
从原料的选择和预处理到形状 记忆合金的合成和后处理，需 要严谨的工艺流程和控制。
实验室制备实例
展示了形状记忆合金在实验室 中的成功制备实例，为进一步 研究和应用提供了基础。
形状记忆合金的未来发展
1
发展趋势
形状记忆合金将更加智能化和多功能化，结合其他材料和技术创新，应用领域将 不断扩大。
我们需要不断挖掘和应用形状记 忆合金的潜力，创造更多创新性 和实用性的产品和解决方案。
致谢
感谢您参与本次《形状记忆合金》 PPT课件，希望展示的内容能够 给您带来启发和收获。
形状记忆合金的应用
医疗器械
应用于支架、植入物等医疗设备，可提高患者的 治疗效果和舒适度。
汽车工业
在车身和发动机中应用，具有降噪、减振和节能 的优势。
航天航空

最新第6节 形状记忆合金课件ppt

最新第6节 形状记忆合金课件ppt

用作连接件，是形状记忆合金用量最大的一项用途。 下图是形状记忆效应应用最简单的例子—外部无法接 触部位的铆接。形状记忆合金可大量用于制作管接头， 连接方法是预先将管接头内径做成比待接管外径小 4%，在Ms以下马氏体非常软，可将接头扩张插入管 子，在高于As的使用温度下，接头内径将复原。
(a)成型(T>Af) (b)弯曲应变(T<M f) (c)插入(T<M f) (d)加热(T>Af工作温度)
双向记忆效应
具有双向记忆的合金，在一定温度区间，随温 度升降，材料将反复变形。
3、相结构
母相和马氏体均属有序点阵结构，这是左右马氏体相
变可逆性的重要因素。形状记忆合金母相的晶体结构
比较简单，如果不考虑原子差别，都是体心立方。
马氏体的晶体结构复
杂一些，大多为长周
期堆垛。同一母相转
变得到的马氏体可以
合金 Ag-Cd Au-Cd Cu-Al-Ni
Cu-Sn Cu-Zn Cu-Zn-X
(X = Si,Sn,Al) In-Ti Ni-Al Fe-Pt Mn-Cu Fe-Mn-Si
原子百分比 44/49 at.% Cd 46.5/50 at.% Cd 14/14.5 wt.% Al 3/4.5 wt.% Ni approx. 15 at.% Sn 38.5/41.5 wt.% Zn a few wt.% of X
母相与马氏体相界面可逆向光滑移动，这种转变是可
逆的，逆转变
完成后，不留 下任何痕迹，
(A) (B)
得到方位上和 以前完全相同
的母相。
A、B类马氏体相变的热滞后
相变时热滞后小，反映了相变驱动力（母相与马氏体 相的自由能差）小，界面的共格性好，使界面容易移 动。这种热滞后小、冷却时界面容易移动的马氏体相 变称为热弹性马氏体相变。冷却时驱动力增大，马氏 体长大，同时马氏体周围母相中产生的弹性能增加， 冷却停止，马氏体长大也停止，即热驱动力与弹性能 平衡，称之为热弹性平衡.热弹性马氏体与钢中的淬 火马氏体不一样，通常它比母相还软。

最新形状记忆合金的特性及应用.课件PPT

最新形状记忆合金的特性及应用.课件PPT
• 记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，已制成室温自动开闭 臂，能在阳光照耀的白天打开通风窗，晚间室温下降时自动关闭。记 忆合金热机的设计方案也不少，它们都能在具有低温差的两种介质间 工作，从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开 辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高，只有 4％～6％，有 待于进一步改进。
举例： 花键套加工
长 的 时 间 隧 道，袅
形状记忆合金的特性及应用.
1
形状记忆合金的首次发现
2
记忆合金的原理 及成分
3
记忆合金的特性
4
记忆合金的应用
形状记忆合金
记忆合金在热水中会回复本来的形态
• 记忆效应 (SME)：指某种金属材 料形变后，能够恢复之前形状之性 质。
• 一般金属受到外力作用后，首先发 生弹性变形，达到屈服点，就产生 塑性变形，外力消除后留下永久变 形。1932年，瑞典人奥兰德在金 镉合金中首先观测到记忆效应（ SME）,即合金的形状被改变之后 ，一旦加热到一定的跃变温度时， 他又可以变回到原来的形状，人们 把具有这种特殊功能的合金称为形 状记忆合金
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长

4形状记忆合金PPT课件

4形状记忆合金PPT课件
马氏体相变分三步进行
21
马氏体相变的G-T转变模型
{11}1 //1{1}0a',差1 110 //111a' ，差 2
3
形状记忆效应
❖形状记忆效应:固体材料在发生了塑性变形后， 经过加热到某一温度之上，能够恢复到变形前的 形状，这种现象就叫做形状记忆效应。
普通金属材料
形状记忆合金
4
形状记忆效应简易演示实验
初始形状
拉直
加热后恢复
5
形状记忆效应与马氏体相变
➢形状记亿效应是在马氏体相变中发现的 ➢马氏体相变中的的高温相叫做母相(P)，低温相 叫做马氏体相(M) ➢马氏体正相变、马氏体逆相变。 ➢马氏体逆相变中表现的形状记忆效应，不仅晶 体结构完全回复到母相状态，晶格位向也完全回 复到母相状态，这种相变晶体学可逆性只发生在 产生热弹性马氏体相变的合金中。 ➢马氏体相变的临界温度：Ms、Mf、As、Af
形状记忆合金 Shape Memory Alloys
1
形状记忆合金概述
❖ 发展历史 ❖ 基本概念
形状记忆效应及其临界温度 热弹性马氏体相变 马氏体变体与自协作 应力诱发马氏体相变 相变伪弹性(超弹性)
2Hale Waihona Puke 形状记忆合金发展历史❖ 30年代，美国哈佛大学A. B. Greninger等发现CuZn合金在加热与冷却的 过程中，马氏体会随之收缩与长大
15
马氏体相变
❖马氏体相变的热力学持征 ❖马氏体相变机制的几个晶体学经典模型
Bain转变模型 K-S转变模型 西山转变模型 G-T转变模型
16
马氏体相变的热力学持征
❖相变得以进行需要驱动力，相变驱动力来自 于新旧两相的自出能差
❖马氏体相变时需要较大的驱动力。这主要是 由于相转变时的切变过程需要很高的塑性变 形能，用以产生浮凸，产生高密度位错或孪 晶等，同时，为了维持两相的共格，以及因 体积的变化会引起晶格的弹性畸变，导致较 大的能量提高。所以，马氏体相变的的驱动 力主要是为了克服相变时的切变阻力和变形 阻力，包括弹性变形和塑性变形。

《神奇的记忆合金》PPT课件-12页PPT资料

《神奇的记忆合金》PPT课件-12页PPT资料
ory 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(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） [1] ，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[1] 。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[2] 。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）[2] 。
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普通金属材料
.
形状记忆合金
马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体 相变具有可逆性，将马氏体向高温相（奥氏 体）的转变称为逆转变。形状记忆效应是热 弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高 温相进行可逆转变的结果 。
.
记忆合金应用连接件和紧固件
• 形状记忆合金管接头用相变点
约-150℃的TiNiFe合金制备。
固铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。
✓ Af点低于室温的合金用来制造紧固铆钉，尾部形状记忆处 理成开口形状；
✓ 进行紧固操作前，把紧固铆钉浸泡在干冰或液态空气中进 行充分冷却，然后把尾部拉直；
✓ 插入被紧固孔； ✓ 温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。
(a)开口
(b)拉直
(c)插入
形状记忆紧. 固螺钉
无机非金属材料
.
记忆合金目录
• 一：记忆合金的介绍 • 二：记忆合金的发展 • 三：记忆合金的分类 • 四：记忆合金的原理 • 五：记忆合金的应用
.
形状记忆合金
记忆合金即拥有“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 。
(d)加热
智能机器人
• 形状记忆合金可制成驱动器、控
制器等应用在智能机器人中。
• 形状记忆驱动器通过适当加热和
控制，可完成往返或旋转运动， 兼之具有感温功能。
• 形状记忆控制机构同传统伺服控
制机构相比，一个形状记忆元件 就可起到传统机构中传感、驱动 和传递三系统功能的作用。
.
智能控制器
，马氏体会随之收缩与长大；
• 1948年，前苏联学者库尔久莫夫预测到某些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、Read发现Au-47.5%Cd具有形状记忆效应；
.
1963年，美国海军武器试验室（Americal navy Ordinance Laboratory）的Buehler博士等发现 Ni-Ti合金具有形状记忆效应，并开发了Nitinol （Ni-Ti-Navy-Ordinance-Laboratory）形状记忆 合金； 70年代，CuAlNi也被发现具有形状记忆功能； 1975年左右，FeMnSi及有些不锈钢也有形状记 忆功能，并在工业中得到应用；
✓ 合金内径加工成比被接管径约小45％，
✓ 把管接头浸泡在液态空气中，在 低温状态下使内径扩大约7-8%，
✓ 扩径后管接头用保温材料保持低 温，被接管从管接头两侧插入，
✓ 去掉保温材料，管接头温度上升 到室温，内径恢复到扩径前状态， 形状记忆管接头 牢牢箍紧被接管。
.
• 形状记忆合金管接头具有高度的可靠性，不需熔
冷却
.
形状记忆的原理
一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点， 就产生塑性变形，压力消除后留下永久变形。但有些材料，在发生了 塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现 象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效应的金属一般是由两 种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。
.
NiTi形状记忆合金折叠发射 自动张开的宇航天线原理图
.
记忆合金的发展
• 形状记忆效应最早发现于30年代， 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。
• 20世纪30年代，美国哈佛大学A. B. Greninger等发现CuZn合金在加热与冷
焊的高温高热，不会损害周围材料，在低温下易 拆卸，便于检修检查。
✓ 这种管接头在F-14战斗机上使用了10万个以上，从未出 现过漏油等事故。
✓ 这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。 ✓ 150mm大口径管接头在海底输油管道及其修补工程上得
到应用。
F14战斗机
战略核潜艇
.
• 密闭中空结构件中很难进行紧固操作，形状记忆紧
• 利用形状记忆元件传感和驱动特
性制造上下自动转换的百叶板。 安装在排气口的形状记忆线圈随 排气温度变化进行收缩或张开， 和另一侧偏动弹簧一起完成双程 动作，自动控制百叶板运动。
• 经10万次以上的动作后证实，形
状记忆特性没有任何下降。
.
空调百叶板
形状记忆合金眼镜架
.
谢谢
.
造人工心脏用人造肌肉，用以充当人造心脏的驱 动源。
2.血栓过滤器：美国用TiNi合金丝试制了用来阻
止游动于静脉中的凝血块的过滤器。
3.冠状动脉内支架、食管、胃肠支架 4.牙齿矫形丝、Ω形脊柱人造关节、脊柱侧弯
矫形用哈伦顿棒等
.
日常生活
空调百叶板
• 空调排气口上装有百叶板，风向
在制冷时向上、取暖时向下。
.
形状记忆合金的分类
• 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。
• 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 。
.
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