形状记忆合金简介

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1、形状记忆合金简介付芬（武汉工业学院经济与管理学院会计080808719）摘要：形状记忆材料是指初始形状的制品变形后，通过加热的等手段处理又恢复初始形状的功能。形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。关键字：形状记忆合金马氏体相变航天工业中图分类号：WHPU文献标识码：A一、什么是形状记忆合金早在6000多年前，人类就发现并使用了金属铜。到公元前五世纪，中国已经大量炼铁和使用铁器。提及一般的金属材料，如金、银、铜、铁、铝……等等，人们大都耳熟能详，如数家珍。但是，您听说过有“记忆”本

2、领的金属材料——形状记忆合金吗？传统观念认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。难道合金也会和人一样具有记忆能力吗？答案是肯定的，形状记忆合金就是这样一类具有神奇“记忆”本领的新型功能材料。1963年，美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现，在高于室温较多的某温度范围内，把一种镍-钛合金丝烧成弹簧，然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状，再放在40℃第2页共6页以上的热水中，该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现，某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金，也称记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成

3、的形状记忆合金都有一个转变温度；在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到转变温度以下，人为地改变其形状后再加热到转变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。形状记忆合金不仅单次“记忆”能力几乎可达百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵之处在于这种“记忆”本领即使重复500万次以上也不会产生丝毫疲劳断裂。因此，形状记忆合金享有“永不忘本”、“百折不挠”等美誉，被比作一个人应具有的永不变节、坚贞不屈的精神和气节。一、形状记忆合金的分类目前，形状记忆合金只要份为三类：1)单程记忆效应　　形状记忆合金在较低的温度下变形，加

4、热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。2)双程记忆效应某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。3)全程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。第2页共6页一、形状记忆合金的本质大部分合金和陶瓷记忆材料是通过马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体相变具有可逆性，将马氏体向高温相（奥氏体）的转变称为逆转变。形状记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温进行可逆转变的结果。形状记忆响应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着

5、温度下降而继续生长，如果温度上升它又会减少，以完全相反的过程消失。两项自由能之差作为相变驱动力。两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。只有当温度低于平衡温度T0时才会产生马氏体相变，反之，只有当温度高于平衡温度T0时才会发生逆相变。二、形状记忆合金的应用形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。1)航空航天工业中的应用第6页共6页形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞

6、机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，使其震动降到最低。还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制作好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。另外，在卫星中使用一种可打开容器的形状记忆释放装置，该

7、容器用于保护灵敏的锗探测器免受装配和发射期间的污染。1)机械电子产品中的应用形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电子工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65到300℃可靠地工作。已开出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接。将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。在机械制造过程中，各种冲

8、压和机械操作常需将零件从一台机器转移到