《形狀記憶合金》課件

形狀記憶合金:一種神奇的材料形狀記憶合金是一種能夠“記憶”其固有形態(tài)并在外界條件發(fā)生變化后自主產(chǎn)生相應(yīng)“形狀記憶”效應(yīng)的智能材料。它可以讓科學(xué)家們?yōu)槲覀兊娜粘Ｉ詈臀磥順?gòu)想創(chuàng)造更加優(yōu)秀的產(chǎn)品和裝置。形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)歷程1十九世紀(jì)初舒爾茨等人第一次觀測(cè)到奇異的變形記憶效應(yīng)2十九世紀(jì)末阿爾勒德等人第一次獨(dú)立發(fā)現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)3二十世紀(jì)五十年代金屬和合金的形狀記憶功能被發(fā)現(xiàn)和證明形狀記憶合金的原理簡(jiǎn)介晶格效應(yīng)合金晶體結(jié)構(gòu)的變化相變效應(yīng)晶體在熱作用和力作用下發(fā)生相變所產(chǎn)生的形狀記憶加熱效應(yīng)熱作用下記憶變形過程的發(fā)生形狀記憶合金的分類單晶合金具有單晶層結(jié)構(gòu)，高性能、高可靠性多晶合金由多個(gè)微小晶粒組成，制造成本低，適用性廣溫度和應(yīng)力敏感型合金溫度和應(yīng)力值變化的響應(yīng)快速靈敏磁致伸縮型合金在外部磁場(chǎng)作用下進(jìn)行尺寸變化的材料形狀記憶合金的制備工藝制備工藝復(fù)雜，包括合金冶金和熱處理技術(shù)，具有高要求的純度和穩(wěn)定性，同時(shí)需要嚴(yán)格的工藝控制。形狀記憶合金的常見應(yīng)用領(lǐng)域航空航天用于制作控制翼、自適應(yīng)機(jī)翼和內(nèi)部散熱器等部件醫(yī)療領(lǐng)域用于特殊手術(shù)及康復(fù)設(shè)備建筑業(yè)用于門窗、屋面通風(fēng)、熱水管道等過渡體的制造智能材料用在衣物、電子和場(chǎng)所設(shè)備中，發(fā)揮“五大特性”形狀記憶合金的優(yōu)點(diǎn)1形狀可逆性多次形狀變換，不影響功能和性能的正常（可逆）使用2更快的效應(yīng)位置和大小的變化效應(yīng)比市場(chǎng)上傳統(tǒng)材料快數(shù)倍甚至數(shù)十倍3性能穩(wěn)定形狀記憶效應(yīng)反復(fù)可靠，穩(wěn)定性高，維修成本低形狀記憶合金的局限性穩(wěn)定性差受溫度、應(yīng)力和環(huán)境影響進(jìn)行變形，在長期使用過程中產(chǎn)生穩(wěn)定性問題故障難維修與其它材料相比其維修精度較差，維修后可能會(huì)再出現(xiàn)變形幅度較小情況相變時(shí)間慢相變時(shí)間過長時(shí)可能會(huì)發(fā)生不可預(yù)測(cè)的變化，無法更好地控制使用形狀記憶合金與其他材料的比較特性金屬非金屬密度(g/cm3)7-81-2形狀記憶效應(yīng)較好差剛度較好一般韌性好一般可加工性差好形狀記憶合金的未來發(fā)展方向未來形狀記憶合金的研究方向包括：提高變形記憶效應(yīng)、推廣應(yīng)用、擴(kuò)大適用領(lǐng)域、研發(fā)更為智能的形狀記憶合金、探索低成本制備工藝等。形狀記憶合金的工程應(yīng)用案例汽車工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器、制動(dòng)器塊、冷媒控制閥等部件，提高汽車的性能和安全性建筑與家具設(shè)計(jì)可應(yīng)用于家具調(diào)節(jié)、水管控制、隔板調(diào)節(jié)等方面醫(yī)療領(lǐng)域利用其大范圍的形狀多樣性和自發(fā)性運(yùn)動(dòng)，開發(fā)出多種醫(yī)療器械，例如動(dòng)脈支架等形狀記憶合金在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用1機(jī)器人制造制造更加靈活、精準(zhǔn)、智能化的機(jī)械手；應(yīng)用于醫(yī)療、監(jiān)管、軍事等領(lǐng)域2電力行業(yè)制造高壓可控元件、壓力傳感器、高溫傳感器等，應(yīng)用于智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車等形狀記憶合金在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用動(dòng)脈支架在人體內(nèi)，根據(jù)血管墻面的溫度進(jìn)行形狀變化，增強(qiáng)血管內(nèi)膜內(nèi)支架的牢固度和穩(wěn)定性牙齒正畸在口腔內(nèi)根據(jù)牙齒形狀的變化，利用MPT模板恢復(fù)原有的“形狀記憶”支氣管擴(kuò)張器輔助外科醫(yī)生伸展治療支氣管狹窄及閉塞，達(dá)到治療支氣管炎等疾病的目的形狀記憶合金在紡織行業(yè)的應(yīng)用應(yīng)用形狀記憶合金技術(shù)創(chuàng)造出“智能纖維軟管”和“形狀記憶服裝”，后者可根據(jù)體溫的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。形狀記憶合金在建筑業(yè)的應(yīng)用利用形狀記憶合金開發(fā)出具有“自修復(fù)”能力的水泥，可以在試驗(yàn)壓力的作用下自動(dòng)修復(fù)裂縫。形狀記憶合金的商業(yè)應(yīng)用案例智能眼鏡根據(jù)眼鏡使用和記錄數(shù)據(jù)，放松眼睛，保護(hù)視力，增強(qiáng)亮度和色調(diào)等功效變形表運(yùn)用形狀記憶合金技術(shù)開發(fā)出變形表，可以變換面盤等各種功能形狀記憶變形玩具玩具具有多功能、智能化、多樣化、高質(zhì)量的特點(diǎn)，引領(lǐng)玩具業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)形狀記憶合金在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用利用形狀記憶合金開發(fā)出低噪音、高效能、一體化的污水處理器，有效減少污染和廢氣排放。形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀形狀記憶合金的研究方向包括：新型結(jié)構(gòu)、高性能、高可靠性、大、重應(yīng)用領(lǐng)域和電氣存儲(chǔ)器等領(lǐng)域。形狀記憶合金的未來發(fā)展前景形狀記憶合金已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、建筑和家具制造等領(lǐng)域。未來，隨著制造業(yè)的升級(jí)和人們對(duì)智能材料的追求，形狀記憶材料將會(huì)被廣泛運(yùn)用。形狀記憶合金對(duì)