形状记忆合金以其独特的形状记忆特性成为各行业创新领域的研究热点。

关键词：形状记忆合金；特性：形状记忆效应

一.导言

形状记忆材料是一种集传感和驱动于一体的特殊材料。形状记忆合金(简称SMA)是指一种具有一定初始形状的合金，在低温下发生塑性变形并固定成另一种形状，加热到一定临界温度后，可以恢复到初始形状。

二。形状记忆合金的特性

1.形状记忆效应：形状记忆合金经过适当的热处理后具有恢复其形状的能力，称为形状记忆效应(简称SME)。形状记忆效应根据恢复情况分为单向形状记忆效应、双向形状记忆效应和全程形状记忆效应。

2.超弹性效应：形状记忆合金在受到外力时变形，然后在外力撤除后恢复原状。这种现象被称为超弹性。形状合金在发生超弹性变形时诱发马氏体相变，当外力撤除后，又发生马氏体逆相变。

3.网络电阻：形状记忆合金由于马氏体相变的自协调性以及在马氏体中形成的各种界面和界面运动，具有良好的网络电阻。

4.电阻特性：研究表明，对于马氏体初始组织的Ni-Ti合金，拉伸过程中电阻与应变呈线性关系；对于初始组织为奥氏体或奥氏体和马氏体的混合物的Ni-Ti合金，当发生应力诱发马氏体相变时，曲线斜率减小，相变前后电阻-应变关系保持线性关系。

3.形状记忆合金的研究进展

形状记忆效应是奥兰德在1932年研究金镉合金时首次发现的。1963年，美国海军武器实验室Buehler发现钛镍合金具有形状记忆效应。1964年，铜铝镍也被发现有这种效应。20世纪70年代后，科学家在304奥氏体不锈钢和https://www.zhucesz.com/中发现了这种效应

1969年，美国Raychem公司生产的Ti-Ni-Fe记忆合金管接头用于连接F14战斗机的液压管路系统，这是SMA的首次成功应用。1970年，美国将镍钛记忆合金丝制成航天器的天线。前苏联于1969年开始系统研究形状记忆合金。德国于1971年开始探索形状记忆效应的机理和应用，并于1976年宣称成功产品问世。日本在20世纪70年代也积极开展了这方面的研究工作。20世纪70年代，各国相继研制出镍钛基、铜铝镍基和铜锌铝基形状记忆合金。铁基形状记忆合金如Fe-Mn-Si和不锈钢是在20世纪80年代开发的。20世纪90年代以来，高温形状记忆合金、宽磁滞和合金薄膜成为研究热点。美国、日本等国对形状记忆合金的研究和应用已经比较成熟，同时也较早实现了形状记忆合金的产业化。

自20世纪70年代末以来，我国对形状记忆合金的研究起步较晚，但起点较高。在材料冶金方面，特别是实用形状记忆合金的精炼水平得到了国际学术界的认可，在应用和开发方面有一些独特的成果。佩尔科技作为中国镍钛的先驱，专业从事镍钛材料的研究和生产。由多名材料学博士、硕士组成的工程团队，一直以推动中国高端镍钛材料走向世界为目标，不断学习创新，提高技术，逐步缩短形状记忆合金产业化和工程应用与国外的差距。

四。形状记忆合金的分类

迄今为止，开发的形状记忆合金主要有钛镍基、铜基和铁基。在这三大类中，根据不同的要求和工作环境，分别在基体中添加和调整了一些合金元素，使每一类中的一系列合金得到了开发和应用，满足了各种特殊要求。

镍形状记忆合金发展最早，形状记忆效应最稳定，相对成熟，已应用于航空航天工业、汽车工业、电子工业、医学和人类生活中。但由于原材料Ni和Ti价格昂贵，加工成本高，其应用受到限制。

动词（verb的缩写）形状记忆合金的应用

形状记忆合金因其独特的形状记忆功能、超弹性、高阻尼、耐磨和耐腐蚀等特性，被广泛应用于机械、建筑、航空航天、汽车和医疗等领域。

1.机械工程。最早的应用是管道接头和紧固件。在飞机的机械零件连接、管道连接、空中加油等连接处，用形状记忆合金加工一个内径比要连接的管道外径小4的套筒，然后在液氮的温度下使套筒膨胀8左右。组装时，将套管从液氮中取出，从两端插入待连接的管道。当温度升至常温时，利用电加热改变温度，使界面和合金变形，套筒收缩形成严密的密封，使接头的精确滴(油)漏远胜于焊接，特别适用于航空、航天、核工业、船舶和海底输油管道。在一些施工不方便的部位，用记忆合金制成销钉，放入孔中加热，其尾端自动分离卷曲实现紧固。利用记忆合金的温敏驱动双重功能，制成了体积小、结构紧凑的机器人和机械手。

2.建筑工程。形状记忆合金具有超弹性和高阻力的特点。含有形状记忆合金的结构可以显著增加系统阻尼，降低结构的动力响应。可用于制作各种阻尼耗能装置。形状记忆合金也可用于设计隔振器。其工作原理是形状记忆合金装置变形后会产生较大的变形位移耗能，减少地震能量从下部结构向上部结构的传递，从而达到保护上部结构，提高结构抗震性能的目的。

3.航空航天工业。在美国F-14飞机的液压系统中，平均每架飞机使用800个形状记忆合金接头。自1970年以来，美国海军飞机上使用了数十万个这样的管接头，从未出现过故障记录。除了制造管道接头，形状记忆合金还用于航天器天线、紧固件、连接部件、电气连接和机电致动器。

4.汽车工业。用于发动机耐热风扇离合器、自动排气调节喷嘴、柴油机散热器孔自动开闭、喷气发动机过滤器等的形状记忆弹簧。

5.医疗设备。形状记忆合金因其良好的力学性能和生物相容性，已广泛应用于医学领域。尤其是NiTi形状记忆合金，以其优异的超弹性和形状记忆效应，已成功应用于牙齿矫正、外科矫正和整形外科，以及心血管疾病的微创介入治疗。血栓过滤器也是记忆合金的新产品。拉直的过滤器植入静脉后，会逐渐恢复网状，从而阻止95的血块流向心肺。还有手术缝合线、正畸钢丝、动脉瘤夹、髓内钉、人工关节、避孕环、人工心脏、人工肾脏微型泵等。已经进入医学临床试验。

六。形状记忆合金的发展趋势

1.高温形状记忆合金。NiTi和铜锌铝合金只能在100以下使用。然而，在相当多的情况下，如消防装置，汽车发动机的记忆合金元件的工作温度都超过100。在核反应堆工程中，记忆合金热元件的工作温度高达600，因此开发高温形状记忆合金已成为一个主要的发展方向。高温形状记忆合金在热驱动器、继电器、核工业等高温领域具有非常广阔的应用前景。

2.磁性形状记忆合金。磁性形状记忆合金在磁场的作用下可以输出较大的应变，同时记忆合金的工作频率可以从温控状态下的1Hz左右(TiNi记忆合金薄膜的最高工作频率可以达到100Hz)提高到磁控状态下的300Hz以上。利用磁驱动记忆合金的这些功能特性，由其制成的传感和驱动元件在石油、电子、航空航天等工业领域具有重要的应用前景。

除上述之外，正在研究具有宽滞后的形状记忆合金、具有窄滞后的形状记忆合金、形状记忆合金膜、具有高屈服极限的形状记忆合金、具有低应力滞后的形状记忆合金和具有低温伪弹性的形状记忆合金。

(原文来自：百度文库)