形状记忆合金

1、制作：王凯制作：王凯组员：张明瑞组员：张明瑞 李越李越 张胜磊张胜磊 钱龙钱龙形状记忆合金形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)是指一类具是指一类具有一定形状的合金，在低温下发生塑性形变并固定有一定形状的合金，在低温下发生塑性形变并固定成另一种形状，当把它加热到某一临界温度以上，成另一种形状，当把它加热到某一临界温度以上，又可恢复初始形状。又可恢复初始形状。形状记忆效应形状记忆效应(shape memory effect，SME)合金具有合金具有的能够恢复其初始形状的功能。的能够恢复其初始形状的功能。形状记忆合金形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)

2、是指一类具是指一类具有一定形状的合金，在低温下发生塑性形变并固定有一定形状的合金，在低温下发生塑性形变并固定成另一种形状，当把它加热到某一临界温度以上，成另一种形状，当把它加热到某一临界温度以上，又可恢复初始形状。又可恢复初始形状。形状记忆效应形状记忆效应(shape memory effect，SME)合金具有合金具有的能够恢复其初始形状的功能。的能够恢复其初始形状的功能。1、1932年由Olander在研究AuCd合金时发现2、1952年Chang和Read等人提出来的他们在实验中发现AuCd合金相变具有可逆性，之后在CuZn合金中也发现了同样的现象3、1963年，美国海军武器实验室布勒(

3、Buehler)等4、1969年7月20 13，“阿波罗”1l号登月舱在月球着陆5、几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断完善马氏体相变理论的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步1、1932年由Olander在研究AuCd合金时发现2、1952年Chang和Read等人提出来的他们在实验中发现AuCd合金相变具有可逆性，之后在CuZn合金中也发现了同样的现象3、1963年，美国海军武器实验室布勒(Buehler)等4、1969年7月20 13，“阿波罗”1l号登月舱在月球着陆5、几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐

4、成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断完善马氏体相变理论的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性合金在某一温度下受外力而变形，合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原度，材料会自动回复到变形前原有

5、的形状，似乎对以前的形状保有的形状，似乎对以前的形状保持记忆持记忆1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性 在高于A，点、低于M。点的温度下施加外应力时产生应力诱发马氏体相变，卸载就产生逆相变，应变完全消失，回到母相状态，表观上呈现非线性拟弹性应变，称为相变拟弹性或超性普通金属材料弹性应变一般不超过05，而超弹性材料的拟弹性应变则达520在介入医疗领域有超过80的产品利用的是NiTi合金的超弹性，它使得合金支架或合金丝具有良好的柔顺性，可以与柔软且复杂的人体内管道很好的贴合1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、

6、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性形状记忆合金在低于M。点的温度下进行热弹性马氏体相变，生成大量马氏体变体(结构相同、取向不同)，变体间界面能和马氏体内部孪晶界面能都很低，易于迁移，能有效地衰减振动、冲击等外来机械能，因此阻尼特性特别好，可用做防振材料和消声材料1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性 在形状记忆合金中独有TiNi合金在高温相(CsCl型体心立方结构)状态下同时具有极好的耐腐蚀性和耐磨性 可用作在化工介质中接触滑动部位的机械密封材料，原子能反应堆中用做冷却水泵机

7、械密封件，冷却水净化系统可以长期不检修1、形状记忆、形状记忆2、超弹性、超弹性3、高阻尼特性、高阻尼特性4、耐磨性、耐磨性5、逆形状记忆特性、逆形状记忆特性 将CuZnAJ记忆合金在Ms点上下的很小的温度范围内进行大应变量变形，然后加热到高于Af点的温度时形状不完全恢复，但再加热到高于200iX的温度时却逆向地恢复到变形后的形状，称为逆形状记忆特性 将CuZnAJ记忆合金在Ms点上下的很小的温度范围内进行大应变量变形，然后加热到高于Af点的温度时形状不完全恢复，但再加热到高于200iX的温度时却逆向地恢复到变形后的形状，称为逆形状记忆特性 2007年世界年世界NiTi记忆合金年产量超过记忆合金

8、年产量超过1000 t，美国约占，美国约占23，欧洲和日本约占，欧洲和日本约占l3。 我国镍钛合金产业与世界相比差距较大，我国镍钛合金产业与世界相比差距较大，记忆合金产业发展比较缓慢，产业基础不强，记忆合金产业发展比较缓慢，产业基础不强，配套性比较差，但可喜的是近年来也有所发配套性比较差，但可喜的是近年来也有所发展，总体看尚处在起步阶段，产业规模不大，展，总体看尚处在起步阶段，产业规模不大，许多公司时间许多公司时间不超过不超过10年年。与国外情况对比，。与国外情况对比，国内记忆合金产业刚刚兴起，许多工作需要国内记忆合金产业刚刚兴起，许多工作需要进一步深人进一步深人具体表现具体表现(1)原材料冶

9、炼能力需原材料冶炼能力需进一步提高进一步提高(2)材料的冷热加工能力需材料的冷热加工能力需进一步提高进一步提高(3)产品较初级，产品的技术含量和附产品较初级，产品的技术含量和附加值加值不很高不很高 2007年世界年世界NiTi记忆合金年产量超过记忆合金年产量超过1000 t，美国约占，美国约占23，欧洲和日本约占，欧洲和日本约占l3。 我国镍钛合金产业与世界相比差距较大，我国镍钛合金产业与世界相比差距较大，记忆合金产业发展比较缓慢，产业基础不强，记忆合金产业发展比较缓慢，产业基础不强，配套性比较差，但可喜的是近年来也有所发配套性比较差，但可喜的是近年来也有所发展，总体看尚处在起步阶段，产业规模

10、不大，展，总体看尚处在起步阶段，产业规模不大，许多公司时间许多公司时间不超过不超过10年年。与国外情况对比，。与国外情况对比，国内记忆合金产业刚刚兴起，许多工作需要国内记忆合金产业刚刚兴起，许多工作需要进一步深人进一步深人具体表现具体表现(1)原材料冶炼能力需原材料冶炼能力需进一步提高进一步提高(2)材料的冷热加工能力需材料的冷热加工能力需进一步提高进一步提高(3)产品较初级，产品的技术含量和附产品较初级，产品的技术含量和附加值加值不很高不很高(1)飞行器天线飞行器天线(2)紧固件和连接部件紧固件和连接部件(3)智能复合结构智能复合结构(4)机构件机构件(1)飞行器天线飞行器天线(2)紧固件和

11、连接部件紧固件和连接部件(3)智能复合结构智能复合结构(4)机构件机构件(a)铁基形状记忆合金铁基形状记忆合金(b)高温用形状记忆合金高温用形状记忆合金(c)磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金(a)铁基形状记忆合金铁基形状记忆合金(b)高温用形状记忆合金高温用形状记忆合金(c)磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金铁基形状记忆合金铁基形状记忆合金 因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注最因其很好的可加工性和低廉的价格而备受关注最近的研究工作，包括相变机制、影响因素，主要是通过近的研究工作，包括相变机制、影响因素，主要是通过选择合适的合金成分配比和摸索恰当的制备工艺提高和选择合适的合金成分配比和摸索恰

12、当的制备工艺提高和改善改善FeMnSi系合金性能新的含系合金性能新的含NbC、VN沉淀、无沉淀、无需训练的形状记忆合金，大大降低了加工成本，提高了需训练的形状记忆合金，大大降低了加工成本，提高了性价比，应用范围得以扩展性价比，应用范围得以扩展高温用形状记忆合金高温用形状记忆合金 CuAlNi合金通过降合金通过降Al提高相变点的方法可以提提高相变点的方法可以提高使用温度，其典型成分为高使用温度，其典型成分为Cu一一12AI一一5Ni一一2MnTi，可用做可用做100200下动作的热敏元件下动作的热敏元件Cu119AI一一25Mn合金合金M。在。在150附近，有较高的抗马氏体稳定附近，有较高的抗马

13、氏体稳定化、抗分解能力，有望得到广泛应用化、抗分解能力，有望得到广泛应用7I在在TiNi合金合金中以中以Hf、Pd、Pt、Au、Zr等贵金属取代部分等贵金属取代部分Ti(Ni)，可以，可以显著提高相变温度高温用形状记忆合金在热驱动器、显著提高相变温度高温用形状记忆合金在热驱动器、继电器及核工业等高温领域具有非常广阔的应用前景继电器及核工业等高温领域具有非常广阔的应用前景磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy，MSMA) 不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性形状记忆效应，而且具有受磁场控制的磁性

14、形状记忆效形状记忆效应，而且具有受磁场控制的磁性形状记忆效应，因此，合金兼有大恢复应变、大输出应力、高响应应，因此，合金兼有大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制的综合特性，使其可能在大功率水下频率和可精确控制的综合特性，使其可能在大功率水下声纳、微位移器、震动和噪声控制、线性马达、微波器声纳、微位移器、震动和噪声控制、线性马达、微波器件、机器人等领域有重要应用，有望成为压电陶瓷和磁件、机器人等领域有重要应用，有望成为压电陶瓷和磁致伸缩材料之后的新一代驱动与传感材料致伸缩材料之后的新一代驱动与传感材料磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy，MSMA) 不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性不但具有传统形状记忆合金受温度场控制的热弹性形状记忆效应，而且具有受磁场控制的磁性形状记忆效形状记忆效应，而且具有受磁场控制的磁性形状记忆效应，