记忆合金材料

高分子形状记忆合金的发展及趋势

摘要：本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 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

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) 。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

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。

1938年。当时美国的在Cu-Zn合金小发现了马氏体的热弹件转变。随后，前苏联对这种行为进行了研究。1951年美国的Chang相Read在Au47·5Cd(％原子)合金中发现了行状记忆效应。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1962年，美国海军机械研究所r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。

1969年，美国一家 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

题目：关于形态记忆合金的研究进展

摘要：形态记忆合金是新兴的材料，本文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。记忆合金作为一种使用价值比较广泛额材料，我们有理由相信形状记忆合金的发展前途是相当广泛的，也必将造福于人类。此外，通过这些介绍使人们能够真正的理解和认识这种新的材料——形态记忆合金。

关键字：：形状记忆合金、探索、各领域应用、形状记忆合金效应

正文：

一，形态记忆合金简介。

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) 。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,并获得了广泛关注。

二、形态记忆合金分类及原理

形态记忆合金种类繁多，在现在情况来看，记忆合金主要分为以下几种：

（1）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。

（2）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。

（3）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。

至今为止发现的记忆合金体系Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。

浅谈形状记忆合金材料

引言：时代的发展与材料的发展是相辅相成的。随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。现如今材料的研究越来越专业化，并且逐渐倾向于功能化、多样性。例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。

一、 形状记忆合金及形状记忆效应

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。

1、形状记忆合金分类

到目前为止，被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中加入和调整一些合金元素的量，使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来，应用在各行各业，以满足各种不同的特殊需求。 （a）Ti-Ni形状记忆合金开发的最早，形状记忆效应最稳定，相对比较成熟，已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。但由于其原材料Ni 、Ti价格昂贵，且加工成本高等因素，其应用受到限制。

（b）Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类，但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。

（c）Fe基形状记忆合金发展较晚，成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多，易于加工，在应用方面具有明显的竞争优势，被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料，受到广泛的关注。

2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件

并技・豫・争鸣　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｉｓｉｏｎ　科技视界　浅谈形状记忆合金材料的未来的现状及发展　王泽荫　（甘肃机电职业技术学院，甘肃天水７４１００１）　【摘要】‘‘形状记忆合金”对于普通人来说可能还很陌生，但是它的问世已有８０年的历史。经过长时期的发展，这种有“记忆”效应的合金　在高新技术领域的应用已十分普及，例如万众瞩目的航天航空项目中就不乏它的身影。那么随着科技的日益进步．如何发掘出其更大的效用是　需要我们不断研究和探索的。本文旨在分析当前形状记忆合金在研究和应用中出现的一系列问题，探讨其在没来发展过程中的前景。　【关键词】记忆合金；航空；科技　瑞典人奥兰德于１９３２年发现了“记忆”效应。即在经过加热到一　定温度的时候，合金的形状可以变化会改变之前的形状。所以这种具　有特殊性能的金属被人们称作“记忆合金”。记忆合金问世的８Ｏ多年　来，经过长足的发展，它已经为科学领域做重了重要的贡献，并且它的　作用还在向其他各领域无限延伸。　１　形状记忆合金材料的发展历程　１９６３年，美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现了每种　将元素按照一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度：在这　一温度以上将该合金加工成一定的形状．然后将其冷却到转变温度以　下。如果人为地改变其形状后再加热到转变温度以上．该合金便会自　动地恢复到原先在转变温度以上加工而成的形状　这一发现确定了　“形状记忆合金”的的存在。接着在１９６９年．镍一钛合金的“形状记忆效　应”首次实现了在工业上应用．美国于某种喷气式战斗机的油压系统　中应用了镍一钛合金的接头以保证其在温度变化的过程中发生形变．　形成牢固紧密的连接。事实证明这很成功．运用了该种合金后从未发　生过漏油、脱落或者是破损等事故。同年．在人类历史上具有迈进一大　步的重要意义的美国“阿波罗”号登月过程中．也应用了形状记忆合　金，运用记忆合金制作的直径数米的半球形天线事先被压成一团．装　进登月舱带上了天。到达月球将其取出之后．在阳光的照耀下温度升　高．它又“记”起了自己原来的形状．完成了月球和地球之间的信息传　输。　而随着技术的不断创新．对形状记忆合金的应用逐渐拓展到机械　电子产品、生物医疗等各个方面。在１９７０年时，美国就曾用记忆合金　制作了Ｆ一１４战斗上的低温配合连接器　２形状记忆合金材料的应用现状　根据不同的热力载荷条件．形状记忆合金共呈现出了两种性能。　包括“形状记忆效应”和“伪弹性”。根据形变的效应可将“形状记忆效　应分为三种”．这是根据合金产品在温度变化条件下所能够发生的形　变现象进行区分。“伪弹性”则是指形状记忆合金在高温相奥氏体状态　下受到外力会发生较大变形，但是在去除外力、变形回复的过程中，应　力应变曲线并不是线性的．会产生耗散能。拥有以上性能的形状记忆　合金在应用中有着其广泛的空间。现在在实践中证明可行的包括以下　几个领域：　２．１航天航空工业　在前面的举例中已经提到了形状记忆合金在在战斗机和太空信　息传输设备中的应用。并且欧洲和美国还正在研制用于直升飞机的智　能水平旋翼中的形状记忆合金材料．一种叶片的轨迹控制器是现在已　有的产品，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨　迹上的小翼片的位置。大大改善了震动情况。形状记忆合金材料广泛　地应用于航天航空领域不但可以提高相关设备的性能．也可以为远距　离的信息传输架设桥梁．为我们更好了解地球以外的广阔天地做出贡　献。　２．２日常生活　可能你还觉得形状记忆合金离我们的日常生活非常遥远．但是经　过科技研发，它的却可以很好地应用到我们日生生活的一些必需品　中。比如移动电话天线　又比如眼镜　运用形状记忆金属做成的电话天线呈蜂窝状．与以往不锈钢制作　的电话天线相比。由于形变性强，它的抗破坏能力非常高。而同样使用　ＴｉＮｉ合金制作的镜框不但可以将镜片夹得更加牢固．还拥有普通镜框　无法到达的变形能力．它可以使使用者感到更加的舒适．同时耐磨性　也很强。通过这些可以看出．虽然形状记忆合金只是应用在我们日常　生活中的小角落。但不可否认它将给我们的生活质量带来提升　２Ｉ３其它应用　机械电子产品、生物医疗、建筑结构等方面也在形状记忆合金所　涉范围内。用形状记忆合金制作的快速弹簧。可以保护雾灯免于飞行　碎片的击坏；用超弹性ＴｉＮｉ合金丝制作的牙齿矫正丝可以大大减轻　过去患者因不锈钢丝带来的不适感，同时又有着更加完善的效果：如　果将形状记忆合金应用于建筑结构中．则可以大大增强抗震性．将地　震可能带来的损失降到最低　形状记忆合金在这些领域发挥的巨大作用证明其具有高度的适　应性和可塑性。只要找到核实的发展方向，它在其他的更多领域也能　够以它超强的智能型发挥出更大的作用　它起步于一些高科技产业．　而随着不断研发降低成本．它的应用方向将向一些低耗能小成本的产　业延伸　３形状记忆合金材料的发展前景　记忆合金作为一种随着科学技术的不断发展而应运而生的新型　材料．它具有着超强的智能型和高度的优越性　有着可以制作　ｆ生能优　越化、高度自动化、以及耐磨可形变的各种性能可靠元器件”的绝佳优　势。科技水平的不断上升．使得各行各业对智能材料的需求量也不断　的提升，形状记忆合金有着广阔的发展前景。　同时由于人们对生活质量要求的不断提升．形状记忆合金将逐步　的迈人日常的商品化。除了汽车、机器人等开发性产品，家用电器等大　型器件之外。部分人们生活必不可少的小物件中也应用起记忆合金　例如日本一家日用品公司生产的“记忆”胸罩投入市场立刻受到了广　大妇女的青睐。　随着市场需求的不断增加．也要求企业要及时吸取新经验、吸纳　新技能，培养其高素质的人才队伍。提高企业的核心竞争力。而随着应　用技术的转变，相关企业也应该及时的转变管理方式。寻求更适合企　业发展的管理体系。将技术和管理相结合．能够为企业提更广阔的发　展前景　４结语　科技的飞速发展使我们的生活发生着日新月异的变化．形状记忆　合金作为一种新型材料早已悄然进入到我们生活当中。如何发掘出其　更加优越的技能．使其应用到更为广阔的领域．是科技工作者应该不　断研讨为之努力的。相关的技术应用企业也应该保持在研发中前进步　伐．争取让更多高性能的产品服务于大众生活。科技必将改变世界．使　我们的生活更加丰富多彩。●　【参考文献】　［１］王辉，陈再臣形状记忆合金材料的应用田．机械工程材料，２００２，２６（３）：５—８．　［２］杨大智．智能材料与智能系统【Ｍ］．天津：天津大学出版社，２０００．　［３］郑玉峰．形状记忆合金产业现状与展望【ＪＪ．２００１（５）．　［４］刘建辉，李宁，文玉华．形状记忆合金的应用【ｊ］舰械，２ｏｏ￣（３）．　作者简介：王泽荫（１９７Ｏ一），男，汉族，甘肃天水人，硕士，甘肃机电职业技术学院，讲师，研究方向为机械、焊接专业的教学与研究。　２０８　Ｉ科技视界ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎ。ｌ０ｇＹ　Ｖｉｓｉ。ｎ　ｌ　［责任编辑：汤静］