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时间：2019-10-20
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1、摘要：本文从发展和应用的角度描述了形状记忆材料，并具体的讲解了形状记忆金属的原理和应用。首先从形状记忆材料的发展入手，继而介绍他的本质、基本原理、类型及其应用大体方向，然后展开对形状记忆合金的赘述。关键词：形状记忆、马氏体、形状记忆合金1.引言“形状记忆”这一名称的提出是在20苗纪60年代,但是人们早在30年代就(a)原始形状⑹拉直◎加热后咬复：1发现了形状记忆这一奇特的现象，遗憾的是当时没有引起人们足够的重视。最初形状记忆只被人们当成某些材料的个例，根本无法在实际应用中运用。记忆材料Z所以能在生产、生活中广泛应用，还是得益于TiNi合金的研究与发展。现在形状记忆合
2、金已多达儿十种。我国是在20世纪70年代后期才开始研究记忆合金的。形状记忆合金材料的发现，改变了一直以来形成的金属热胀冷缩等传统观念。2.形状记忆材料的本质形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料，备受人们瞩目。广泛用于人造一卫星天线、机械人和自动控制系统、仪器仪表、医疗设备、能量转换材料等领域。其主要类型包括:形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆聚合物等。2.1形状记忆材料的记忆效应•单程形状记忆效应：材料在高温下制成某种形状在低温相时将其任意变形再加热时恢复到高温相形状，而重新冷却时却不能恢复低温相时的形状。6U艸•双程形状记忆效应：加热时恢复高温相形状，
3、冷却时恢复低温相形状，即通过温度升降口发可逆的反复恢复高低温相形状的现象。99双稈形状iF.权效市•全程形状记忆效应：全方位记忆效应的材料除了具有双程记忆效应外，最显著的特点就是可以出现和高温时完全相反的形状,这只需要将材料冷却到更低的温度就可以做到。(b)r4、人奥斯蒙为纪念德国冶金学家马滕斯，把这种组织命名为马氏体。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏体相变。20ttt纪以來，对钢屮马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金屈和合金小也具有马氏体相变,女口gCo>Hf、Hg、La、Li、Ti、TkPu、V、Zr、和Ag-Cd.Ag-ZnAu・Cd、Au-Mn.Cu-AKCu-Sn>Cu-Zn.In-TkTi-Ni等。口前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。(a)奥氏休(d)奥氏体低温(b)牽品£氏休(c)变形马氏体2.3形状记忆时晶体结构变化的模型虽然有些金屈或合金的马氏体相变5、在憐间就完成，但是马氏体相变仍然是形核与长大的过程.曾经认为，马氏体相变的特征之一是马氏体的成长速度非常之快•显然,这不是马氏体相变的普遍特征，FcC合金的马氏体相变，形核后马氏体的长大速度确实非常快，达到10Sem/s[z],与声波速度同一数量级.但是，不是所冇的马氏体相变都以这样的速度进行的•比如AuCd合金、CuZn合金，在马氏体相变中马氏体的长大速度慢到可以在光学显微镜下用肉眼清楚地看到研究发现，被命名为马氏休的致密组织呈休心立方晶休结构.或者是休心正方结构，它是由而心立方结构的奥氏体相传变而来.在这个转变过程屮.没冇原子的扩散，也不改变成分.仅仅是晶体结构6、发生变化.母相(P)和马氏体相(M)内的品格点阵冇着一一对应的关系。这种一一对应的关系，称做品格对应(Latticecorrespondence)o由此可知.当母相形成了某种有序晶格点阵后,从母相转变到马氏体相时，由于品格对应关系，马氏体相也一定形成特定的冇序品格点阵。1.形状记忆合金3.1形状记忆合金的发展历史形状记忆合金作为一种新型功能性材料为人们所认识，并成为一个独立的学科分支，可以认为是始于1963年.当时美国的海军武器实验室的w.J.Buehler土研究小组，在一次偶然的情况下发现，TiNi合金工件因为温度不同，敲击时发出的声音明显不同，这说明该合金的声阻7、屁性能与温度相关•通过进一步研究,发现近等原子比TiNi合金具冇良好的形状记忆效应(ShapeMemoryEffect)，并口报道了通过x射线衍射等实验的研究结果[1]・以后TiNi合金作为商品进入市场，给近等原了比的TiNi合金商品取名为NitinOI・这后面3个字母即为该研究组实验室3个英文单词的第1个字母.3.2形状记忆合金的特点形状记忆合金具冇形状记忆效应(shapememoryeffect),以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水屮，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。形状记忆合金另一种重要性质是伪弹性，又称超弹性，表现为在外力作
4、人奥斯蒙为纪念德国冶金学家马滕斯，把这种组织命名为马氏体。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏体相变。20ttt纪以來，对钢屮马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金屈和合金小也具有马氏体相变,女口gCo>Hf、Hg、La、Li、Ti、TkPu、V、Zr、和Ag-Cd.Ag-ZnAu・Cd、Au-Mn.Cu-AKCu-Sn>Cu-Zn.In-TkTi-Ni等。口前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。(a)奥氏休(d)奥氏体低温(b)牽品£氏休(c)变形马氏体2.3形状记忆时晶体结构变化的模型虽然有些金屈或合金的马氏体相变
5、在憐间就完成，但是马氏体相变仍然是形核与长大的过程.曾经认为，马氏体相变的特征之一是马氏体的成长速度非常之快•显然,这不是马氏体相变的普遍特征，FcC合金的马氏体相变，形核后马氏体的长大速度确实非常快，达到10Sem/s[z],与声波速度同一数量级.但是，不是所冇的马氏体相变都以这样的速度进行的•比如AuCd合金、CuZn合金，在马氏体相变中马氏体的长大速度慢到可以在光学显微镜下用肉眼清楚地看到研究发现，被命名为马氏休的致密组织呈休心立方晶休结构.或者是休心正方结构，它是由而心立方结构的奥氏体相传变而来.在这个转变过程屮.没冇原子的扩散，也不改变成分.仅仅是晶体结构
6、发生变化.母相(P)和马氏体相(M)内的品格点阵冇着一一对应的关系。这种一一对应的关系，称做品格对应(Latticecorrespondence)o由此可知.当母相形成了某种有序晶格点阵后,从母相转变到马氏体相时，由于品格对应关系，马氏体相也一定形成特定的冇序品格点阵。1.形状记忆合金3.1形状记忆合金的发展历史形状记忆合金作为一种新型功能性材料为人们所认识，并成为一个独立的学科分支，可以认为是始于1963年.当时美国的海军武器实验室的w.J.Buehler土研究小组，在一次偶然的情况下发现，TiNi合金工件因为温度不同，敲击时发出的声音明显不同，这说明该合金的声阻
7、屁性能与温度相关•通过进一步研究,发现近等原子比TiNi合金具冇良好的形状记忆效应(ShapeMemoryEffect)，并口报道了通过x射线衍射等实验的研究结果[1]・以后TiNi合金作为商品进入市场，给近等原了比的TiNi合金商品取名为NitinOI・这后面3个字母即为该研究组实验室3个英文单词的第1个字母.3.2形状记忆合金的特点形状记忆合金具冇形状记忆效应(shapememoryeffect),以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水屮，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。形状记忆合金另一种重要性质是伪弹性，又称超弹性，表现为在外力作
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