形状记忆合金01

形状记忆合金的应用现状与发展趋势摘要：综述了形状记忆合金的发展概况，简要介绍了形状记忆合金在不同领域的应用现状，分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题，指出了今后的发展前景与研究方向。

关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用一、引言形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,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。

形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。

形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。

二、形状记忆合金的发展史与现状在金属中发现现状记忆效应最早追溯到20世纪30年代。

1938年。

当时美国的 Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金小发现了马氏体的热弹件转变。

随后，前苏联的Kurdiumov对这种行为进行了研究。

1951年美国的Chang相Read 在Au47·5Cd(％原子)合金中用光学显微镜观察到马氏体界面随温度的变化发生迁动。

这是最早观察到金属形状记忆效应的报道。

数年后，Burkhart 在In-Ti 合金中观察到同样的现象。

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足够的兴趣和重视。

直至1963年，美国海军武器实验室的Buehler等人发现了Ni-Ti合金中的的形状记忆效应，才开创了“形状记忆”的实用阶断[1]。

1969年，Rsychem公司首次将Ni-Ti合金制成管接头应用于美国F14 战斗机上；1970年，美国将Ti-Ni记忆合金丝制成宇宙飞船用天线。

这些应用大大激励了国际上对形状记忆合金的研究与开发。

20世纪7 年代，相继开发出了Ni-Ti 基、Cu-Al2-Ni 基和Cu-Zn-Al 基形状记忆合金；80 年代开发出了Fe-Mn-Si 基、不锈钢基等铁基形状记忆合金，由于其成本低廉、加工简便而引起材料工作者的极大兴趣。

形状记忆合金摘要：扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。

关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用引言：有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。

通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。

研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。

到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA）是一种在加热升温后能完全消除其在较文 pseudoelasticity）行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢氏体相变。

一、形状记忆合金的发展史最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。

他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。

后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。

直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。

到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。

几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断丰富和完善了马氏体相变理论。

在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。

二、形状记忆效应机理a) 单程SME b) 双程SME btpsfa 为SME cdcjc 为伪弹性图1 形状记忆效应示意图图2 形状记忆合金应力—应变—温度关系示意图图1 直观地示意出合金的形状记忆效应。

形状记忆合金工作原理“哎呀，这形状记忆合金可真是神奇啊！”学生小明在课堂上发出这样的感叹。

那到底什么是形状记忆合金呢？其实啊，形状记忆合金是一种具有特殊性能的材料。

它之所以被称为形状记忆合金，是因为它能够“记住”自己原来的形状。

咱就拿常见的镍钛合金来说吧。

镍钛合金在一定温度下会呈现出一种特定的形状，当你把它变形后，比如把它弯曲或者拉伸，只要给它加热到一定温度，它就会神奇地恢复到原来的形状。

这是为啥呢？这就得从它的微观结构说起了。

在合金内部，存在着两种不同的晶体结构相，一种是高温下的奥氏体相，另一种是低温下的马氏体相。

当合金处于低温时，它是马氏体相，比较软，可以被变形。

而当加热到一定温度时，就会转变为奥氏体相，这时合金就会恢复原来的形状。

这种特性在很多领域都有重要的应用呢。

比如说在医疗领域，就有用形状记忆合金制作的医疗器械。

像心脏支架，就是用镍钛合金做的。

在手术中，医生把支架压缩到很小的尺寸，通过导管送到病变部位，然后当支架到达体内合适位置时，通过体温加热，支架就会自动展开，支撑起血管，恢复血管的通畅。

再比如在航空航天领域，也能看到形状记忆合金的身影。

有些航天器上的部件就用到了这种材料，它可以在特定的温度下自动变形或恢复形状，从而实现一些特殊的功能。

生活中也有它的应用哦。

有些眼镜框就是用形状记忆合金做的。

如果你不小心把眼镜框坐变形了，别担心，用热水泡一泡，它可能就又恢复原形啦。

同学们，这下你们知道形状记忆合金的工作原理了吧。

它就是这么神奇，靠着独特的微观结构和性能，给我们的生活和科技带来了很多便利和创新。

所以啊，大家要好好学习科学知识，以后说不定还能发现更多像形状记忆合金这样神奇的材料呢！。

形状记忆合金的神奇功能摘要：形状记忆材料是指初始形状的制品变形后，通过加热的等手段处理又恢复初始形状的功能。

记忆合金目前已发展到几十种，在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途，而且发展趋势十分可观，它将大展宏图、造福于人类。

关键词：金属、记忆早在6000多年前，人类就发现并使用了金属铜。

到公元前五世纪，中国已经大量炼铁和使用铁器。

提及一般的金属材料，如金、银、铜、铁、铝……等等，人们大都耳熟能详，如数家珍。

但是，您听说过有“记忆”本领的金属材料——形状记忆合金吗？传统观念认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。

难道合金也会和人一样具有记忆能力吗？答案是肯定的，形状记忆合金就是这样一类具有神奇“记忆”本领的新型功能材料。

1963年，美国海军军械研究室在一项试验中需要一些镍钛合金丝，他们领回来的合金丝都是弯弯曲曲的。

为了使用方便，于是就将这些弯弯曲曲的细丝一根根地拉直后使用。

在后续试验中一种奇怪的现象出现了：当温度升到一定值的时候，这些已经被拉得笔直的合金丝，突然又魔术般地迅速恢复到原来弯弯曲曲的形状，而且和原来的形状丝毫不差。

再反复多次试验，每次结果都完全一致，被拉直的合金丝只要达到一定温度，便立即恢复到原来那种弯弯曲曲的模样。

就好像在从前被“冻”得失去知觉时被人们改变了形状，而当温度升高到一定值的时候，它们突然“苏醒”过来了，又“记忆”起了自己原来的模样，于是便不顾一切地恢复了自己的“本来面目”形状记忆合金不仅单次“记忆”能力几乎可达百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵之处在于这种“记忆”本领即使重复500万次以上也不会产生丝毫疲劳断裂。

因此，形状记忆合金享有“永不忘本”、“百折不挠”等美誉，被比作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。

人们常说蚂蚁有本事，是因为即使是当今奥运会举重冠军也不过仅能举起自身重量的2倍左右，而蚂蚁却能举起自重的20倍。

形状记忆合金的研究与展望摘要：形状记忆合金是新近崛起的一类高科技功能材料。

应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

本文简要阐述了目前主要的形状记忆合金的类别及其影响形状记忆效应的因素。

关键词：形状记忆合金；形状记忆效应；马氏体相变引言形状记忆合金（Shape Memory Alloys，简称SMA）是新近崛起的一类高科技功能材料。

这类合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原有的形状，能够大致上恢复至变形前的形状，这种所具有的回复原始形状的能力，称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME)[1]。

自该合金发现以来，它以独特的形状记忆效应和超弹性（Superelasticity）而引起人们的注视，并正逐渐得到日益广泛的应用，并在数量上已经跃居马氏体相变研究的首位[2]。

形状记忆合金的应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

在应用领域，其发展阶段大致经历了组分的变化及性能的提高。

NiTi合金和Cu基合金的开发应用主要集中在上世纪60~80年代，而铁基合金的开发应用相对较晚。

但是，这些合金的研究在今年来也一直受到关注，研究从未中断。

近年来形状记忆合金研究所取得的进展也主要体现在为NiTi，Cu基和Fe基形状记忆合金开发应用所进行的基础研究的探索上。

1. 形状记忆合金的分类1.1 钛镍形状记忆合金[3]1963年，W. Buehler等人在美国海军武器实验室发现了钛镍形状记忆合金具有可逆马氏体相变导致形状记忆效应[4]，随后引起了人们的极大兴趣，并很快得到应用。

迄今为止，有TiNi形状记忆合金的研究仍在不断地开展，在一系列的国际会议上，如马氏体相变国际会议（ICOMAT）、欧洲马氏体相变会议（ECOMAT）、形状记忆与超弹性国际会议（SMST），形状记忆材料国际会议（SMM）等，都占有很大比重，在有关智能材料和结构方面的国际会议上也占有一定比重。