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cu-基形状记忆合金Cu-基形状记忆合金（Cu-based shape memory alloys，简称Cu-SMA）是一类以铜为主要成分的形状记忆合金。
它们具有良好的形状记忆效应和超弹性特性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
Cu-基形状记忆合金通常由铜、镍、锌、钛等元素组成，其中铜和镍是主要元素。
Cu-基形状记忆合金的主要性能特点如下：1. 形状记忆效应：在一定的温度范围内，合金发生相变，从而实现自变形和恢复原状的能力。
2. 超弹性：Cu-基形状记忆合金在变形过程中，具有很高的弹性极限和应变恢复能力。
3. 良好的疲劳性能：Cu-SMA在反复变形过程中，具有较低的疲劳极限和良好的耐疲劳性能。
4. 耐腐蚀性：Cu-基形状记忆合金具有较好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀环境下的应用。
5. 易于加工：Cu-SMA具有较高的塑性，可以采用传统的金属加工方法进行加工和成型。
根据组成和性能特点，Cu-基形状记忆合金可分为以下几类：1. Cu-Ni系：这是最常用的Cu-基形状记忆合金，具有较好的形状记忆效应和超弹性。
Cu-Ni合金中，镍含量一般在30%-50%之间。
2. Cu-Zn系：Cu-Zn合金具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性能，但形状记忆效应相对较差。
锌含量一般在10%-40%之间。
3. Cu-Ti系：Cu-Ti合金具有较高的弹性极限和抗拉强度，但在高温下易发生相变。
钛含量一般在5%-15%之间。
4. Cu-Ni-Ti系：这是近年来发展较快的一类Cu-基形状记忆合金，具有优良的形状记忆效应、超弹性和耐腐蚀性能。
镍和钛的含量分别在30%-50%和5%-15%之间。
Cu-基形状记忆合金在我国的研发和应用取得了显著成果，已成功应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
未来，随着科学技术的进步和市场需求的增长，Cu-SMA在我国的发展前景十分广阔。
摘要形状记忆合金是一种在结构振动控制领域具有广泛应用前景的智能材料。
本文介绍形状记忆合金最显著的两个性质：状记忆效应和超弹性，并详细的总结了形状记忆合金在结构振动控制中的应用。
关键字：形状记忆合金；减振；应用ABSTRACTThe shape memory alloy is an intelligent material，which has a goodprospect in the field of structural vibration control．This thesis introduces that the shape memory alloy has two very important characteristics：shape memory effect and super elastic，and an overview of SMA applications in structuralvibration control are summarized．KEYWORDS：Shape memory alloy；Damping；Application1 前言形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称SMAs)是一种具有多种特殊力学性能的新型功能材料,利用形状记忆合金超弹性效应(Superelastic Effect,简称SE)设计的被动耗能器与其他的金属耗能器相比,具有耐久性和耐腐蚀性能好、使用期限长、允许大变形并且变形可回复等一系列优点,因此在结构振动控制领域具有很好的应用前景[1-4]。
形状记忆合金被设计成耗能器用于土木工程结构的振动控制是从上世纪90年代初开始的,并且到目前为止,大多数研究主要针对形状记忆合金的超弹性性能展开。
例如,Graesser[5]等人提出的用于桥梁结构的2 形状记忆合金的发展历程形状记忆合金的形状记忆效应早在1932年就被美国学者Olander在AuCd 合金中发现了，在1948年苏联学者库尔久莫夫等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，在1951年张禄经和T.A.Read报道了原子比为1:1的CsCI型AuCd合金在热循环中会反复出现可逆相变，但是都未引起人们足够的注意。
形状记忆合金及其应用一、何为形状记忆合金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（Shape Memory Alloy，SMA）。
这种能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应（Shape Memory Effect，SME）。
二、形状记忆合金的分类SMA的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。
两项自由能之差作为相变驱动力。
两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。
只有当温度低于平衡温度T0时才会产生马氏体相变，反之，只有当温度高于平衡温度T0时才会发生逆相变。
在SMA中，马氏体相变不仅由温度引起，也可以由应力引起，这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变，且相变温度同应力呈线性关系。
按照记忆效应不同，可分为三类：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。
三、形状记忆合金的物理模型虽然早在上个世纪30年代，人们就发现了一些合金的形状记忆效应，但是直到70年代Muller等人提出SMA材料的本构关系模型以来，有关形状记忆合金的机理和本构模型的研究才取得了一定的进展[1]。
SMA的模型可大致分为两类：微观热力学模型、宏观现象学模型。
微观热力学模型有助于了解材料宏观特性的微观机理，揭示SMA的物理本质。
微观热力学模型主要有从相界运动的动力学角度给出的本构模型和以能量耗散理论为依据的细观力学模型[2,3]。
形狀記憶合金形狀記憶合金，Shape Memory Alloy(SMA)，是一種加熱後能恢復其原有形狀的特殊合金。
最早是在1951年時，在Au-Cu合金中發現具有形狀記憶的特性，之後又陸續在許多合金中發現有類似的反應，目前較引人注目的有Ti-Ni系合金及Cu系合金。
而形狀記憶合金所表現出來的特性有兩種，一種是形狀記憶效應(Shape Memory Effect，SME)，一種是擬彈性效應(Pseudeoelastic Effect)。
形狀記憶合金的特色一般金屬的塑性變形乃是由於差排的移動，而差排移動之後造成的塑性變形無法用加熱方法使其恢復形狀。
在形狀記憶合金中，當材料溫度降低，一種新的結構，我們稱之為麻田散相，會自原來的結構（我們稱之為奧斯田母相）中長出。
而其過程為可逆的，當溫度升高時，會轉換成奧斯田母相。
形狀記憶效應是利用當溫度低於麻田散相轉換溫度時，若外力超過彈性極限，材料結構會重新排列，使材料產生如塑性變形的情形，當溫度升高時，麻田散相會轉換回原來的奧斯田母相，而記得原來的樣子。
當溫度高於麻田散相轉換溫度，外加應力一樣會促使奧斯田母相產生麻田散相而得到如塑?岒雱峈滷“峞A，但是若外力去除，不穩定的麻田散相將轉換回母相，此時其“塑性變形“會隨之消失，故稱此種效應為擬彈性效應。
一班來說，金屬的彈性變形量只有２％，形狀記憶合金能夠承受的彈性變形量是一般金屬的四到五倍。
而形狀記憶效應或擬彈性效應的發生，完全取決於材料的麻田散轉換溫度相對於測試溫度的變化，如（圖一）是發生此兩種效應的應力及溫度範圍相對於滑移臨界應力的關係。
（圖二）形狀記憶效應與擬彈性效應的示意圖。
如何製作形狀記憶合金使用形狀記憶合金最重要的就是它的麻田散相轉換溫度，此一轉換溫度會因經歷此寸、外加應力、熱循環次數....等因素而改變，其中以合金成份的改變對麻田散相轉換溫度的影響最劇烈，以Cu-Zn-Al記憶合金來說，增加一個重量百分比的鋅會使麻田散相轉換溫度下降51℃；增加一個重量百分比的鋁會使麻田散相轉換溫度下降134.5℃之多，因此成份的控制包括正確的百分比及均勻的品質將非常重要。
形状记忆合金的制备与性能测试技巧形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）是一种具有记忆性能的功能性材料，具有独特的特性和广泛的应用前景。
本文将介绍形状记忆合金的制备方法和性能测试技巧。
一、形状记忆合金的制备方法1. 熔融法制备：通过熔融、凝固和热处理等步骤制备形状记忆合金。
首先，将合金成分按照一定比例混合，在高温下熔化形成合金液体。
然后，将液体注入模具或通过快速凝固技术将其固化为非晶态合金。
最后，通过热处理使非晶态合金转变为具有形状记忆性能的单相合金。
2. 粉末冶金法制备：首先，将合金元素粉末按照一定比例、粒度混合，形成合金粉末。
然后，将合金粉末压制成型，形成尺寸精确的坯料。
最后，通过热处理使坯料转变为具有形状记忆性能的合金。
3. 化学沉积法制备：通过溶液中金属离子的还原沉积，制备形状记忆合金薄膜。
首先，准备包含金属盐的溶液，然后通过电解或化学方法将金属离子还原沉积在基材表面，形成合金薄膜。
二、形状记忆合金的性能测试技巧1. 形状记忆性能测试：形状记忆性能是形状记忆合金的重要指标之一。
通过加载和卸载循环实验，可以测试合金在不同温度条件下的形状记忆性能。
测试时需要记录载荷-位移曲线，以评估合金的形状恢复特性。
2. 变形能力测试：形状记忆合金具有良好的变形能力，可以实现大范围的弹性变形。
通过拉伸试验、弯曲试验等方式，可以测试合金的变形能力和变形行为。
3. 疲劳性能测试：形状记忆合金需要经历大量的变形循环，在长期使用中具有良好的疲劳性能。
通过疲劳试验，可以评估合金在循环加载下的耐久性能和寿命。
4. 硬度测试：硬度是衡量形状记忆合金力学性能的重要指标之一。
通过微硬度仪等设备进行硬度测试，可以了解合金的抗变形能力和硬度值。
5. 热分析测试：通过差示扫描量热仪（DSC）等设备进行热分析，可以测试合金的相变温度、热峰值等热性能参数，以评估合金的热稳定性。
6. 微观结构分析：通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等设备进行结构观察和分析，可以了解合金的晶界、相变等微观结构特征，以揭示形状记忆机制。
形状记忆合金名词解释
形状记忆合金，简称SMA（Shape Memory Alloy），是一种具有记忆能力的特殊金属材料。
它在经历一定的变形之后，可以通过受热或其他外界刺激的方式恢复到最初的形状。
这种记忆效应是由于SMA 内部晶体结构的特殊性质所致。
形状记忆合金广泛应用于各个领域，包括机械、航空航天、医疗和电子等。
它具有优异的弹性、耐腐蚀性和耐疲劳性，可用于制造变形器件、阀门以及控制系统等。
其独特的性能和应用前景使得形状记忆合金成为材料科学和工程学领域的研究热点之一。
形状记忆合金shape memory alloy定义：具有形状记忆效应的合金。
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）。
起源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"。
20世纪30年代，美国哈佛大学A. B. Greninger等发现CuZn合金在加热与冷却的过程中，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；1975年至1980年左右，双程形状记忆效应（Two Way Shape Memory Effect）、全程形状记忆效应（All Round Shape Memory Effect）、逆向形状记忆效应（Inverse Shape Memory Effect）相继被发现。
形状记忆合金（简称SMA）是一种新型的功能材料,它已成为功能材料领域的研究热点之一。
本文介绍了形状记忆合金的特性，综述了形状记忆合金的发展历程、研究现状及应用特点，最后分析了形状记忆合金的发展趋势。
关键词：形状记忆合金；功能材料；形状记忆效应一．引言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。
二．形状记忆合金的特性1．形状记忆效应：形状记忆合金经适当的热处理后具有恢复形状的能力,这种能力被称为形状记忆效应(Shape memory effect简称SME)。
形状记忆效应按恢复情况分为单程形状记忆效应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应。
2．超弹性效应：形状记忆合金受到外力时发生形变,去除外力后就恢复原状，这种现象称为超弹性。
形状记忆合金在发生超弹性形变时,诱发了马氏体相变, 去除外力后,又发生马氏体逆相变。
3．阻尼特性：形状记忆合金由于马氏体相变的自协调和马氏体中形成的各种界面(孪晶面、相界面、变体界面)及界面运动,而具有很好的阻尼特性。
4．电阻特性：吴小东等研究表明,对于初始组织为马氏体的Ni-Ti合金,在拉伸过程中电阻与应变之间呈线性关系;对于初始组织为奥氏体或奥氏体、马氏体两者混合的Ni-Ti合金,当发生应力诱发马氏体相变后,曲线的斜率降低,相变前后电阻-应变关系保持线性关系。
三．形状记忆合金的研究进展形状记忆效应最早是1932年由Olander在研究Au-Cd合金时发现的[7]。
1963年,美国海军武器实验室布勒(Buehler)等发现了钛镍合金具有形状记忆效应[8]。
1964年Cu-Al-Ni也被发现有这种效应[9]。
70年代以后，科学家又在304奥氏体不锈钢和Fe-18.5Mn中发现了这种效应[10]。
sma材料
SMA材料课程简介
SMA材料（Shape Memory Alloy）是一种特殊的金属合金材料，在应力-应变条件下具有独特的形状记忆性质。
当受到外界刺激（如温度、应力等）时，SMA材料可以从一个形状恢复到其原始的形状。
这种形状记忆特性使得SMA材料在许多领域具有广泛的应用，如航空航天、汽车、医疗器械等。
本课程旨在介绍SMA材料的基本性质、制备方法以及应用领域。
学生将通过理论讲解和实践操作来深入了解SMA材料的原理和特性，并掌握其在实际生产和应用中的运用。
课程内容包括以下几个方面：
一、SMA材料的基本原理和特性
1. 形状记忆效应的原理
2. 超弹性特性的原理
3. 扩散相变的机制
二、SMA材料的制备方法
1. 熔融法制备SMA材料
2. 光热法制备SMA材料
3. 电化学法制备SMA材料
三、SMA材料的应用领域
1. 航空航天领域中的应用
2. 汽车工业中的应用
3. 医疗器械领域中的应用
4. 其他领域的应用
四、实践操作
1. SMA材料的制备实验
2. SMA材料的性能测试实验
3. SMA材料的应用案例分析
五、学习成果展示和讨论
学生将根据课程要求完成一个SMA材料的应用项目，并进行成果展示和讨论。
通过学习，学生将深入了解SMA材料的原理、制备方法和应用领域，并通过实践操作来巩固所学知识。
本课程适合材料科学与工程、机械工程、航空航天工程等相关专业的本科生和研究生。
通过学习本课程，学生将掌握SMA 材料的基本理论和实际应用技能，为未来工作和研究提供有力的支持和指导。
形状记忆合金执行器疲劳寿命
形状记忆合金（SMA）执行器是一种智能材料，它可以根据外部刺激（如温度、应力或磁场）改变形状，并且在去除刺激后能够恢复原状。
SMA执行器在许多领域都有广泛的应用，包括医疗器械、航空航天、汽车工业等。
关于SMA执行器的疲劳寿命，有以下几个方面需要考虑：
1. 循环次数，SMA执行器的疲劳寿命通常与其循环次数有关。
在不断的形状改变和恢复过程中，SMA执行器会经历应力的变化，这会影响其疲劳寿命。
因此，对于特定的SMA执行器，需要进行循环寿命测试来确定其在特定应力范围内的使用寿命。
2. 温度影响，SMA执行器的工作温度也会对其疲劳寿命产生影响。
在高温下，SMA执行器的疲劳寿命可能会缩短，因为高温会加速材料的老化过程。
因此，在设计和使用SMA执行器时，需要考虑其工作温度范围，以确保其疲劳寿命符合预期要求。
3. 应力水平，SMA执行器在工作过程中所承受的应力水平也会影响其疲劳寿命。
过高或过低的应力都可能导致疲劳寿命的缩短。
因此，在设计SMA执行器时，需要合理确定其工作应力范围，以延
长其疲劳寿命。
总的来说，SMA执行器的疲劳寿命受到多种因素的影响，包括循环次数、工作温度和应力水平等。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，并通过实验和仿真等手段来评估和预测SMA执行器的疲劳寿命，以确保其可靠性和稳定性。
