形状记忆合金.doc

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1、学院：班级：姓名：学号：6形状记忆合金摘要：二十一世纪将是材料一电子一体化的世纪。作为新型功能材料家庭中的重要成员，形状记忆合金在工程机械和日常生活中得到了广泛的应用。由形状记忆合金构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的各类记忆合金驱动器，在轻型机器人及小型化系统中具有独特的技术优势。Abstract:The21stcenturyisthecenturyelectronicunifinicationmaterialsinone.Asakindofnewfunctionalmaterialsimportantme

2、mbersofthefamily,shapememoryalloyinengineeringmachineryanddailylifehasbeenwidelyused.Theshapememoryalloyconsistingofflexible,simplestructure,controlthepowerdensitiesinallkindsofmemoryalloydrive,light-dutyrobotandminiaturizationhasuniquetechnologyinthesystema

3、dvantage.关键词：形状记忆合金，形状记忆效应，超弹性，应用Keywords:Shapememoryalloy,Shapememoryeffect,Hyperelastic,Applications引言：记忆是人类和某些动物才具有的本领，但是有一些金属材料也具有“记忆”的功能，而且这种记忆功能有着重要作用。1951年人们首次在Au—Cd合金上发现独特的形状记忆效应，但直到1963年美国海军武器实验室发现TiNi合金具有形状记忆效应时，才引起人们对形状记忆合金的实用性寄予了很大的希望。迄今为止，已发现有20

4、多种形状记忆合金，在工业自动化、能源、航空、航天、运输、建筑、医疗、家电、仪器仪表以及日常生活用品等领域已得到广泛应用。一、形状记忆效应形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，简称为SMA)是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，这种能力被称为形状记忆效应(ShapememoryEffect，简称为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Ni—Ti合金和铜基合金(CuZnA1和C

5、Ni)。最先在合金相变过程中观察到形状记忆效应的是Chang和Read，他们通过对AuCd的相变可逆性研究发现相变过程中发生了电阻率的变化。1958年，在铜(CuZn)中也发现了类似的现象。直到1962年，当Buehlerh和CoWorkers在等原子的Ni—Ti合金中发现了SME后，对SMA冶金学和应用的研究才蔚然兴起。随后的十年中，市场上出现了大量的利用SMA制造的产品。形状记忆效应主要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3种类型，如图1所示。6从形状记忆效应机理上看，大部分合金和陶瓷等

6、记忆材料的形状记忆效应是通过马氏体相变而完成的。也就是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果。但这种转变是有条件的，以合金为例，其条件必须是：马氏体相变是热弹性的；母体与马氏体相呈现有序点阵结构；马氏体内部是孪晶变形的；相变时在晶体学上具有完全可逆性。其中形状记忆时晶体结构变化的模型如图2所示。形状记忆效应历程如图3所示。一、形状记忆合金目前，人们已发现的形状记忆合金有Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、

7、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等50多种，根据合金相组成和相变特征，具有较完全形状记忆效应的合金主要分为钛一镍系列形状记忆合金、铜基系列形状记忆合金和铁基系列形状记忆合金。其主要的形状记忆方面的性能如表1所示。6其中钛一镍系列合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆性能最好、实用性强的合金材料。并且可以通过加入第3种元素、增加镍的含量、低温时效处理等方法提高合金的形状记忆性能和加工性能，拓宽应用范围。如用于航天、舰艇、海上

8、石油平台等方面的液压管路接头；核反应堆工程中的热敏元件等。铜系列形状记忆合金种类比较多，主要包括Cu—zn—Al及Cu—zn—Al—(X=Mn、Ni)，Cu—A1一Ni及Cu—Al—Ni—(X=Ti、Mn)和Cu—Zn—(X=Si、Sn、Au)等系列。但是，铜系列合金的形状记忆效应明显低于钛一镍合金。提高这类合金的形状记忆性能的主要方法是加入适量的稀士和Ti、Mn、V、B等元素。另外，