形狀記憶合金論述

形狀記憶合金論述形狀記憶合金論述摘要：形狀記憶合金，是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低的溫度下發(fā)生的形變，恢復(fù)其形變?cè)夹螤畹暮辖鸩牧?。這種合金在高溫（奧氏體狀態(tài)）下發(fā)生的“偽彈性”行為，表現(xiàn)為這種合金能承載比一般金屬大幾倍甚至幾十倍的可恢復(fù)應(yīng)變。形狀記憶合金的這些獨(dú)特性質(zhì)源于其內(nèi)部發(fā)生的一種獨(dú)特的固態(tài)相變——熱彈性馬氏相變體。關(guān)鍵詞：形狀記憶合金、馬氏相變體、記憶效應(yīng)、各原理的應(yīng)用。引言：,多合金材料都具有SME,但只有在形狀變化過(guò)程中產(chǎn),Ni2Ti合金和銅基合金(CuZnAl和CuAlNi)。SMA及其驅(qū)動(dòng)控制系一、形狀記憶合金的發(fā)展史最早關(guān)于形狀記憶效應(yīng)的報(bào)道是由Chang及Read1952Au-Cd20余目，被譽(yù)為"神奇的功能材料"。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀(guān)察界與工業(yè)界的重視。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發(fā)現(xiàn)了與馬氏體相變有關(guān)的形時(shí)，形狀記憶合金的應(yīng)用研究也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，其應(yīng)用范圍涉及機(jī)械、電子、化工、宇航、能源和醫(yī)療等許多領(lǐng)域。原理一、由形狀記憶合金的定義我們知道在某種條件下AB，BA個(gè)條件；一，形狀改變是可逆和半向是------------------材料在宏觀(guān)上表現(xiàn)為形變。SMASMASMASMASMA在高溫下它的SMA倍以上。這種特性主要可以用米改變的固有頻率，從而避免共振。形狀記憶合金的記憶效應(yīng)可以分為下列三種：?jiǎn)纬逃洃浶?yīng)（1-way）：形狀記憶合金為單程記憶效應(yīng)。雙程記憶效應(yīng)（2-way）：全程記憶效應(yīng)：加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，稱(chēng)為全程記憶效應(yīng)。材料的分類(lèi)和Read,他們通過(guò)對(duì)AuCd的相變可逆性研究發(fā)現(xiàn)相變過(guò)程中發(fā)生了電阻率的變化。1958年在銅(CuZn)中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象。直到1962年當(dāng)Buehlerh和其同事們?cè)诘仍拥腘i2Ti合金中發(fā)現(xiàn)了SME后,對(duì)SMA冶金學(xué)和應(yīng)用的研究才蔚然興起。隨后的十年中,市場(chǎng)上出現(xiàn)了大量的利用SMA制造的產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)廣泛研究,到目前為止,具有SME的合金可歸納為以下幾類(lèi):1)Ni2Ti系,包括等原子Ni-Ti,Ti-Ni-X(X=Fe,Al,Co)2)銅系,包括Cu-Zn系,如Cu-Zn,Cu-Zn-X(X=Si,Al,Sn)Cu-Al系,如Cu-Al2,Cu2Al2Ni3)其他有色金屬系,如Co-Ni,Ti-Nb,Au-Cu-Zn,Au-Cd,Ag-Cd,In-Ti等;4)鐵基合金,如Fe-Pt,Fe-Ni-Co,Fe-Mn-Si,Fe-Ni-Co-Ti,Fe-Mn-C及不銹鋼等。雖然目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的形狀記憶合金有30余種但正式作為商品生產(chǎn)的只有Ni系和Cu基兩大類(lèi)。一般來(lái)說(shuō),Ni2Ti合金反復(fù)使用的穩(wěn)定性、耐蝕性、對(duì)生物（）備加工性等都比Cu基合金優(yōu)越但成本較高。Cu合金盡管在這些方面略微遜色,但價(jià)格便宜,在反復(fù)使用頻率不太高、條件不太苛刻情況下,應(yīng)用前景非常廣泛。形狀記憶效應(yīng)的應(yīng)用因?yàn)橛洃浐辖鸬奶厥獾挠洃浌δ?，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用在航空、衛(wèi)星、醫(yī)療、生物工程、能源和自動(dòng)化等方面。（Ni-Ti）形狀記憶合金（SMA），簡(jiǎn)稱(chēng)NT-SMA。Ni-Ti合金做成人體Ti-Ni面的要求，即良好的生物相容性。（1）牙齒矯形絲牙齒矯正器是利用生物力學(xué)原理來(lái)對(duì)牙合畸形的牙齒進(jìn)行矯治，通過(guò)矯正系統(tǒng)施以溫和而持久的生物力，慢慢地使牙齒移動(dòng)，讓牙齒恢復(fù)到正常位置，將牙齒排列整齊。用超彈性牙齒恢復(fù)到正常位置，將牙齒排列整齊。用超彈性Ti=Ni合金絲和不銹鋼絲做的牙齒矯正絲，其中用超彈性Ti-Ni合金絲是最適宜的。通常牙齒矯形用不銹鋼絲Co-Cr合金絲，但是這些有彈性模量高，彈性Ti-Ni合金作牙齒矯形10%也不會(huì)產(chǎn)生塑性變（2）脊柱側(cè)彎矯形各種脊柱側(cè)彎癥（習(xí)慣性、神經(jīng)性、佝僂病性、特發(fā)性等）疾病，不僅身心受到嚴(yán)重?fù)p傷，而且內(nèi)臟也受到壓迫，所以有必要進(jìn)棒時(shí)，要求固定后脊椎受到的矯正力保持在30~40kg以下，一但受力過(guò)大，矯形棒就會(huì)被破壞，結(jié)果不僅是脊柱，而且升高到比體溫約高5C，就能恢復(fù)足夠的矯正力。另外，外科中用Ti-Ni形狀記憶合金做各種骨連接器、血管夾、凝二、航天領(lǐng)域有些應(yīng)用領(lǐng)域,1997年美國(guó)航空航天局(NASA)的科學(xué)家利用長(zhǎng)3cm,直徑0.115mm的Ni-TiSMA驅(qū)動(dòng)火星探測(cè)器上的太陽(yáng)能電池?fù)醢?加熱SMA,使其收縮,通過(guò)傳動(dòng)裝置,打,后,偏置彈簧重新使擋板復(fù)位。擋板的有效開(kāi)合可起到防塵的目的。在神舟系列的的飛船中需要用到天線(xiàn)?？墒怯捎陲w船的體積是非常有限的，假如用普通的金屬制成這樣的天線(xiàn)就無(wú)法帶到太空。。但是采用記憶溫度為40C的Ni-Ti40C40C一以上，此時(shí)它就恢復(fù)原來(lái)的形狀，張開(kāi)呈傘面工（1）防燙傷的閥門(mén)在我們的家庭生活中，已經(jīng)開(kāi)人的溫度（大約48C）時(shí)，形狀記憶合（2）TiNiTiNiTiNi（3移動(dòng)電話(huà)天線(xiàn)和火災(zāi)檢查閥門(mén)使用超彈性TiNi金屬絲做蜂窩狀電話(huà)天線(xiàn)是形狀記憶合金的另一個(gè)應(yīng)問(wèn)題。使用TiNi形狀記憶合金絲移動(dòng)電話(huà)天線(xiàn)，具作，然后又能復(fù)位到安全狀態(tài)；這種火災(zāi)檢查閥門(mén)四、其他方面的應(yīng)用(5)其他方面的應(yīng)用在工程和建筑領(lǐng)域用TiNi前景展望在形狀記憶合金的實(shí)用化進(jìn)程中，急需累積并分析關(guān)于材料特性、功能可靠性、生物相容性和細(xì)胞毒性等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料?？梢灶A(yù)言：隨著對(duì)SMA研究的進(jìn)一步深化，傳統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)完全有可能發(fā)展成為材料電子一體化系統(tǒng)。記憶合金目前已發(fā)展到幾十種，在航空、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著很大的用途，而且發(fā)展趨勢(shì)十分可觀(guān)。這些研究表明我們已經(jīng)做出了一個(gè)進(jìn)步，但是我們需要將這一步邁的更大。假以時(shí)日，它將大展宏圖、造福于人類(lèi)。參考文獻(xiàn)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)．陳演主編，動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制的研究長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)出版社，1998.239-245術(shù)，1998(6)：25-31[3]ThrasherMA，ShahinAR，etal.Proceedingsof1th“EuropeanConf．OnSmartStructuresandMaterials ，l9