神奇的功能材料

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1、神奇的功能材料——形状记忆合金摘要：材料是人类牛产和牛活所必需的物质基础。不同的材料具有不同的性质和特性,怎么样将材料的“价值”尽量地利用起來需要我们对材料的特点和特性有足够的了解。科学地了解材料是利用和应用材料的前提。形状记忆合金作为一种新材料，白被发现以来便深受科学家们的青睐，人们希望可以将它的“特质”尽可能地应用于牛产和牛活Z中，造福人类社会！本篇学术报告旨在总结形状记忆合金的历史起源、实际应用、发展前景以及介绍形状记忆合金的相关知识等。关键词：形状记忆合金；特性；原理；应用；发展趋势人类对于材料的要求是永无止境的，就像人类社会的发展是永不停止一样！随着原子能、航空航天、电子

2、、海洋开发等现代工业的发展，人们对材料提岀了更为严格的要求，在这种背景下，新材料的开发研究及应用便成为人们急需要解决的问题Z-。形状记忆合金作为一种新材料已经凸显了口己的利用价值，在许多领域方面的科学应用也让我们看到了形状记忆合金良好的应用询景！一、概念形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy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口31Z.O二、历史起源1932年，瑞典人奥兰徳在金镉合金中首次观察到〃记忆〃效应，即合金的形状被改变Z后，一旦加热到一定的跃变温度时，它乂可以魔术般地变冋到原

3、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。最早关于形状记忆效应的报导是由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。后来科学家在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Ti-Ni合金屮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，人们在英他一些合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。儿［•年来,令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,马氏体相变理论也不断得到丰富和完善。记忆合金的开发迄

4、今虽只有儿十年的时间，但由于其在各领域的特效应用，它正广为【比人所瞩目，被巻为〃神奇的功能材料〃。三、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(ShapeMemoryEffect简称SME)0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。单程记忆效应：材料在高温下制成某种形状，在低温下将其任意变形，若再加热到高温，材料恢复到高温下的形状，但亜新冷却时材料不能恢复低温形状。双程记忆效应：材料加热时恢复高温时的形状，冷却时又能恢复低温吋的形状。全程记忆效应：加热吋恢复高温吋的形状，冷

5、却吋变为形状相同而取向相反的低温时的形状。2、超弹性效应：形状记忆合金受到外力时发牛形变，去除外力后就恢复原状，这种现彖称为超弹性。形状记忆合金在发牛超弹性形变时诱发了马氏体相变，去除外力后，又发牛马氏体逆相变。3、阻尼特性：形状记忆合金山于马氏体相变的自协调和马氏体中形成的各种界血(李晶面、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：对于初始纽织为马氏体的Ti-Ni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Ti-Ni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。四、形状记忆

6、效应产生的原理形状记忆效应是热弹•性马氏体和变产生的低温相在加热时向高温和进行町逆转变的结果。热弹性马氏体相变与普通马氏体相变的区别主要在于一定升温速度卞，可以发生逆转变;而且热弹性马氏体随着温度下降而长大，随着温度升高而减少，即对热呈弹性行为。具有弹性马氏体相变的某些合金，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。应力增加时，马氏体增大，反Z则缩小，应力去除后马氏体消失。五、形状记忆合金体系自1950年发现Au-Cd合金以來，人们已发现了很多形状记忆合金:Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn

7、-Al.Cu-Zn-Sn>Cu-Zn-Si>Cu-Sn、Cu-Zn-Ga>ln-Ti、Au-Cu-Zn>NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。在工业匕实际应川比较成熟的形状记忆合金右Ti-Ni合金和Cu-Zn-Al合金。其中Ni-Ti合金有较好的加工性、抗腐蚀性及优良的生物适应性，而Cu-Zn-Al合金价格很便宜，因此，在反复使用次数多，要求小型化及高可靠性的应用方而，使用Ti-Ni合金；反之，在使用次数少，并要