三种形状记忆合金各种特性总汇
浅析形状记忆合金汇总
成绩____浅谈形状记忆合金材料化学专业 2013级蒋文娟指导教师肖凤摘要：形状记忆合金又叫记忆金属，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的形变，恢复其形变原始形狀的合金材料。
这种合金在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。
形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏相变体。
关键词：形状记忆合金；马氏相变体；记忆效应Key words：shape memory alloy；Martensitic transformation；memory effect形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能，是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料，可以实现机械结构的微型化和智能化。
形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后，冷却到低温(或室温)，并施加变形，使它存在残余变形。
当温加热超过材料的相变点，残余变形即可消失，恢复到高温时的固有形状，如同记住了高温下的状态。
SMA及其驱动控制系统具有许多的优点，如高功率重量比，适于微型化；集传感、控制、换能、致动于一身，结构简单，易于控制；对环境适应能力强，不受温度以外的其他因素影响等，有着传统驱动器不可比拟的性能优点。
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发展史1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为"神奇的功能材料"。
最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。
他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。
形状记忆合金的机理及其应用
形状记忆合金的机理及其应用形状记忆合金是一种智能材料，具有在受到外界刺激后恢复原本形状的特性。
它的机理及应用在材料科学领域引起了广泛的关注和研究。
本文将详细介绍形状记忆合金的机理以及其在各个领域的应用。
形状记忆合金的机理是由于其在相变时具有记忆性能。
通常形状记忆合金是一种金属合金，最常见的是钛镍合金。
当形状记忆合金处于高温相时，它可以被塑性变形，而当温度下降时它会回复原来的形状。
这种特性是由于形状记忆合金中存在马氏体相和奥氏体相两种组织结构。
由于形状记忆合金具有记忆形状的特性，它在各个领域都有着广泛的应用。
在医疗领域，形状记忆合金常用于医疗器械的制造。
例如在心脏手术中，可以使用形状记忆合金制成的支架，当支架导入到体内后可以根据体温发生形状变化，从而将支架固定在需要的位置。
形状记忆合金还可以应用于航空航天领域。
例如在航天器的发动机中，形状记忆合金可以用于制造喷嘴部件。
当喷嘴受到高温气流的冲击时，可以通过形状记忆合金的相变来保持喷嘴结构的稳定性，确保发动机的正常工作。
在建筑领域，形状记忆合金也有着广泛的应用前景。
例如可以用于地震防护结构中，当建筑物受到地震力作用时，形状记忆合金可以通过相变来调整结构的形状，减小地震对建筑物的影响。
形状记忆合金还可以用于高端制造领域。
例如在精密仪器的制造中，可以使用形状记忆合金制成的零部件，通过温度的变化来调整零部件的形状，从而实现精密的控制。
形状记忆合金是一种具有智能材料特性的材料，其机理是由于相变具有记忆形状的能力。
形状记忆合金具有着广泛的应用前景，在医疗、航空航天、建筑和高端制造等领域都有着重要的应用价值。
相信随着技术的不断进步，形状记忆合金的应用领域将会更加广泛，为人类社会的发展带来更多的便利和进步。
未来潜力材料之形状记忆合金
形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）是一种由两种以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性，广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域。
形状记忆合金按合金种类主要分为镍钛基形状记忆合金（Ni-Ti SMA）、铜基形状记忆合金（Cu SMA）、铁基形状记忆合金（Fe SMA）3类。
其中，镍钛基形状记忆合金包括Ni-Ti-Cu、Ni-Ti-Co、Ni-Ti-Fe、Ni-Ti-Nb等具有较高实用价值的记忆合金；铜基形状记忆合金主要有Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Ga、Cu-Sn等种类；铁基形状记忆合金主要有Fe-Pt、Fe-Mn-Si、Fe-Ni-Co-Ti、Fe-Mn-Al-Ni、Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni等种类。
1/形状记忆合金的研究现状形状记忆合金因其独特的形状记忆效应一直是各主要国家的研究热点。
近年来，美国、欧洲、日本等国家和地区针对形状记忆合金制备工艺、成分配比、与先进制造技术结合的研究已取得显著的进展，尤其以4D打印技术为代表的先进制造技术使用形状记忆合金作为原材料，扩展了其在软体机器人、医疗器械、航空航天等领域的应用范围。
（一）中美欧等国开发出多种形状记忆合金制备新工艺，扩大了材料应用范围形状记忆合金/聚合物的制备方法主要有熔炼法、粉末冶金法、喷射沉积工艺、4D打印技术等，再根据应用需求配置后续的锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工等成型工艺。
其中，熔炼法是传统金属冶金工艺，在真空下将金属原材料通过电子束、电弧、等离子体、高频感应等方式加热后进行熔炼，易产生杂质污染、成分不均匀、能耗高等问题，且需要经过切割加工形成合金产品。
而粉末冶金法则是利用金属或合金粉末进行热等静压和烧结，制备出最终形状的合金产品。
主要的几类记忆合金及性能
进一步冷却时β′相发 生热弹性马氏体相变， 故β’相是母相.
9
• Cu基记忆合金的力学性能： • Cu基记忆合金的力学性能较差．主要因为弹性各向异性常数很大、晶粒粗大，变形时很容易产生应 力集中，导致晶界开裂． • 提高Cu基记忆合金塑性和疲劳寿命的方法： • 制备单晶或形成定向织构； • 细化晶粒：添加合金元素、控制再结晶、快速凝固、粉末冶金等．
• Cu基记忆合金中的稳定性：
• 相变点对合金成分十分敏感．
• 存在较严重的马氏体稳定化现象：淬火后合金的相变点会随着放置时间的延长增加直至达到一稳定 值．
• 热－力循环对合金的记忆效应影响显著．随热－力循环的进行，Ms、As、Af等上升，相变热滞显著 增大．
8
当将β相区成分的合金 从高温淬火冷却，β相 发生有序化相变转变为 亚稳的有序β′相.
10
• 从马氏体的形态方面考察，当达到上述要求时，铁基合金中的马氏体一般呈薄片状. 通过适当的合 金化，在铁基合金可实现热弹性或非热弹性可逆马氏体相变，进而发展出基于这两种相变的铁基形 状记忆合金.
• 基于热弹性可逆马氏体相变的铁基形状记忆合金：
• Fe-Pt： (约w(Pt)25％)、Fe-Pd： (约w (Pd )30％)，昂贵未能应用．
• Fe-Ni-Co-Ti合金：Fe-w(Ni)33％-w(Co)10％-w(Ti)4％，价格偏高，Ms太低(约200K)，应用受 限．
• 基于非热弹性可逆马氏体相变的铁基形状记忆合金
- • 在 F e - M n - S i 合 金 中 ， 应 力 诱 发 形 成 的 薄 片 状 马 氏 体 （ 相 变 时 体 积 变 化 小 ） ， 在 加 热 时 能 够 逆 转
5.2形状记忆合金
合金元素对钛-镍的影响
二 阶 相 。附 近 发 生 立 方 高 讯 相 斜 方 马 氏 体 相
10%cu
— 单 斜 马 氏 体
5.2.2 铜系形状记忆合金
Cu-Al-Zn 加工容易,价格便宜,记忆良好. 组成 处理工艺 热循环次数 对相变点有影响. 见表5-4 部分 转变温度.
随循环次数增加,Ms,Af一起升高.
Ti-Ni形状记忆合金其成分为49-51at%Ni ，Ti-Ni形状记忆合金具有很高的塑性,具有 较高记忆寿命，TiNi记忆合金还包括TiNiCu、TiNi-Co、TiNi-Fe和TiNi-Nb等具有较 高的实用价值的记忆合金，其中 Ti50Ni47Fe3合金是制造管接头等紧固件的 良好材料
退火温度对Ti-50.2Ni合金σ—ε曲线 及其应变恢复效应的影响
以Cu-Zn-Al合金热弹性马氏体效应为例:
Cu-18Zn-14Al合金:
空冷淬火 变形
Ms=200 ℃
形状记忆
逆淬于250 ℃盐浴
淬火马氏体本身是热弹性
图1. Cu-18Zn-14Al合金马氏体变体群体组态
稳定化效应
图2. Cu-18Zn-14Al合金(Ms≈200℃)直接淬火后电阻-温度曲线 电阻反常增大 逆变点升高（320 ℃）
中温退火温度对Ti-50.2Ni合金应力（σ）—应变（ε） 曲线及其SME的影响如图5所示，虚线表示加热时应变恢复 情况。在673～723K退火处理后，σ—ε曲线上出现了两 个台阶，第一个台阶较小，由R相引起，第二个台阶较大， 由M相引起当Th≥773K时，R相应变台阶不再出现。
另外，R相再取向应力（σRr）随Th升高而下降。M再取 向应力（σMr）的大小取决于加热温度，693K、773K处理 后σMr较高。当Th在673～773K时，应变恢复率为100％， 当Th＝823K时，应变仅部分恢复。
记忆合金特点
记忆合金特点
记忆合金特点
记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性的材料。
它的特点包括以下几个方面：
一、形状记忆效应
形状记忆效应是指材料在经历过程变形后，可以恢复到原来的形态。
这种效应可以用于制造各种自动控制系统和机械装置，如自动开关、自动调节阀门等。
二、超弹性
超弹性是指材料在受到外力作用后能够产生大量变形，但当外力消失时，材料能够迅速恢复到原来的状态。
这种特性使得记忆合金在医学领域有着广泛的应用，如支架、牙套等。
三、高耐腐蚀性
记忆合金具有高耐腐蚀性，因此可以在恶劣环境中使用。
它们可以抵
抗氧化、酸碱等化学物质的侵蚀，在海水或其他盐溶液中也不易生锈。
四、低温稳定性
记忆合金具有低温稳定性，可以在极低温度下使用。
这使得它们成为
航空航天领域中的重要材料，如用于制造卫星、火箭等。
五、易加工性
记忆合金易于加工，可以通过压力、热处理等方式进行形状调整。
这
种特性使得它们在制造各种复杂形状的零件时具有优势。
六、高强度
记忆合金具有高强度，可以承受较大的载荷。
这种特性使得它们在制
造高强度零件时具有优势。
七、可重复使用
记忆合金可以多次使用，不会因为变形而失去作用。
这使得它们成为
一种环保材料。
总结：
记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、高耐腐蚀性、低温稳定性、易加工性、高强度和可重复使用等特点。
这些特点使得它们在医学、航空航天等领域得到广泛应用，并且将来还有更多的应用前景。
形状记忆合金
形状记忆合⾦形状记忆合⾦摘要：扼要地叙述了形状记忆合⾦及其性能，介绍了形状记忆合⾦在许多领域的应⽤以及未来的⼀些发展趋势。
关键词：形状记忆合⾦、应⽤⼀、形状记忆合⾦的发展形状记忆合⾦是在⼀个偶然的机会中，⽆意间被发现的。
那是1961年春末夏初的事情，⼀天，美国海军的⼀个研究所军械研究室的冶⾦专家彼勒，因在其试验的⼯程中需要⼀批特殊的合⾦丝——镍（Ni）钛(Ti)合⾦丝（⼜称NT合⾦）。
由于从仓库领来的这些细丝弯弯曲曲盘在⼀起，于是彼勒让⼯作⼈员把它们⼀根⼀根的拉直备⽤，然⽽在这⼀过程中，⼯作⼈员惊异的发现，这些被拉直的镍钛合⾦丝在接近⽕源时，奇迹出现了，它们马上⼜恢复到与领来时完全⼀样的弯曲形状，堆积在⼀起。
冶⾦专家彼勒对此是既感到惊异⼜⾮常有兴趣。
为了证实这种现象的存在，他⼜进⾏了多次重复实验进⾏验证，把弯曲的镍钛合⾦丝拉直后再加热，当弯曲的镍钛合⾦丝升⾼到⼀定的温度时，这些合⾦丝果然⼜恢复到了原先的弯曲状态。
彼勒的实验结果表明：镍钛合⾦具有“单向”形状记忆功能，它能“记住”⾃⼰在较⾼温度状态下的形状，⽆论平时把它变成何种形状，只要把它加热到某⼀特定的温度，它就能⽴即恢复到原来的形状。
免费论⽂，记忆能⼒。
将NT合⾦加⼯成⼀定的形状，在300℃～1000℃温度下热处理30分钟，这种合⾦就能“记住”⾃⼰的形状。
在彼勒研究的基础上，科学家们通过进⼀步的研究与实验还发现：⾃然界确实存在着能恢复原状的物质。
科学家们把镍钛合⾦所具有的这种特性称为合⾦的“形状记忆效应”；称这种能恢复原状的合⾦为形状记忆合⾦。
科学家们在深⼊研究的过程中还发现，许多合⾦，如⾦镉合⾦、铜铝镍合⾦、铜锌合⾦等，也有如同镍钛合⾦⼀样的形状记忆功能。
⼆、形状记忆合⾦的性能（⼀）超弹性特性（伪弹性，机械形状记忆效应）形状记忆合⾦的机械性质优良，能恢复的形变可⾼达10％，⽽⼀般⾦属材料只有0.1％以下，⼏乎⾼出普通⾦属材料弹性应变两个数量级 ,可⽤来提⾼材料的冲击韧性将编制成⽹状的NiTi合⾦丝贴在⾼分⼦材料表⾯，明显提⾼了冲击韧性。
形状记忆合金
形状记忆合金的应用
由于SMA具有上述特性， 使得其在许多领域都有
广泛的应用。以下是 SMA的一些典型应用
形状记忆合金的应用
机器人：在机器人领域，SMA可 以用于制作驱动器，用于实现
机器人的自主运动。此外，SMA 还可以用于制作可变形的机器 人手臂和腿部
航空航天：在航空航天领域，SMA 可以用于制作智能驱动器，用于 控制机翼、火箭发动机等的关键 部件。此外，SMA还可以用于制作
形状记忆合金的未来发展趋势
总之，形状记忆合金在未来将会有更广泛的应用和更 重要的价值
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随着科技的不断进步和创新，我们期待着SMA在更多的 领域中发挥其独特的优势和潜力
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形状记忆合金的未来发展趋势
01
与其他材料的结合：未来，SMA 可以与其他材料结合，形成新的 复合材料或功能材料。例如，将 SMA与高分子材料结合，可以制 作出具有形状记忆效应和高强度 的高分子复合材料
智能化应用：随着智能化时代
02 的到来，SMA的智能化应用将 会越来越广泛。例如，将SMA 与传感器结合，可以制作出具 有自适应能力的智能传感器
热敏元件和执行器
智能材料：在智能材料领域， SMA可以用于制作智能驱动器， 用于实现材料的自适应变形。 此外，SMA还可以用于制作温 度敏感材料等
医疗：在医疗领域，SMA可以用 于制作可变形支架，用于治疗动 脉硬化等疾病。此外，SMA还可 以用于制作牙齿矫正器等医疗设 备
形状记忆合金的未来发展趋势
形状记忆 合金
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形状记忆合金的特性
2
形状记忆合金的应用
形状记忆合金介绍
形状记忆合金介绍嘿，朋友们！今天来给你们讲讲一种超神奇的材料——形状记忆合金。
你想象一下，有一种金属，它就像一个拥有神奇魔法的小精灵，能记住自己最初的形状，是不是很奇妙？这就是形状记忆合金啦！比如说，你把它做成一个弯弯的钩子形状，然后给它加热，哇哦，它就会像突然想起了自己的“初心”一样，慢慢变回原来直直的样子。
这就好像一个调皮的小孩，在外面玩累了，就会想起回家的路，回到自己最初的状态。
是不是很有趣？这种合金在我们生活中可有很多大用处呢！在医疗领域，它就像是一位贴心的小助手。
比如说，有些病人需要在身体里植入一些特殊的支架。
用形状记忆合金制作的支架就特别棒，医生可以在低温下把它变成很细很小的形状，方便放入病人的身体里。
等它到了人体合适的温度环境，就会自动展开，变成合适的形状，支撑起需要的部位。
就像一个小小的变形金刚，在人体里发挥着大大的作用，帮助病人恢复健康。
在航空航天领域，形状记忆合金也是个厉害的角色。
它可以被用来制作一些特殊的部件，比如卫星上的天线。
在发射卫星的时候，为了节省空间，天线可以被折叠成很小的形状。
等卫星进入太空后，通过加热或者其他方式，这些天线就会像睡醒的小懒虫一样，舒展开来，开始工作。
这样就可以在有限的空间里，实现更多的功能啦！我记得有一次看到一个关于形状记忆合金的小实验，简直让我大开眼界。
实验人员把一个用形状记忆合金做的弹簧放在热水里，只见那个弹簧慢慢地开始收缩，就像有一只无形的手在拉它一样。
然后把它拿出来放在冷水里，它又慢慢变回原来的样子。
当时我就觉得，这材料太神奇了，就像有生命一样。
而且啊，形状记忆合金还很耐用呢！它不像一些普通的材料，用几次就坏了或者变形了。
它可以经历很多次的形状变化，依然保持着良好的性能。
这就好比一个坚强的战士，不管遇到多少困难和挑战，都能坚守自己的岗位，发挥自己的作用。
对于我们普通人来说，虽然可能不会直接去制造形状记忆合金，但是了解它的神奇之处，可以让我们对科学技术有更多的认识和兴趣。
形状记忆合金的特点和应用
形状记忆合金的特点和应用什么是形状记忆合金？形状记忆合金，也称记忆合金，是一种特殊的金属合金。
其特殊之处在于在经历某些物理变化或力学应力的情况下能够“记忆”自己的原始形状，并还原成原来的形状。
形状记忆合金的特点形状记忆合金具有以下特点：1.记忆性：形状记忆合金在经历一定的变形后，能够回到原始形状。
这种特性被称为“形状记忆”。
2.弹性：形状记忆合金的弹性非常好，能够承受很大的变形。
3.耐腐蚀性：形状记忆合金具有很好的耐腐蚀性能。
4.高温稳定性：形状记忆合金在高温下也能保持稳定性。
形状记忆合金的应用形状记忆合金被广泛应用于各个领域，以下是几个重要的应用：医疗领域形状记忆合金在医疗领域有着广泛的应用。
它们可以被用于制造支架、手术器械和植入物等医疗设备。
例如，在心脏手术中，医生使用形状记忆合金支架来扩张狭窄的心脏血管。
汽车和航空领域形状记忆合金也被广泛地应用于汽车和航空领域。
汽车发动机由于高温和高压的影响，对材料的性能要求很高，而形状记忆合金能够稳定地工作在高温和高压环境下，因此是理想的选择。
在航空领域，一些形状记忆合金被用作机身、发动机和座椅支架等高强度部件。
家具领域形状记忆合金在家具领域也有应用。
例如，一些奢华的床垫上使用形状记忆合金弹簧，可以根据人体的不同形状来适应睡眠者的身体。
此外，还有一些可以自动调节高度和角度的桌子和椅子等家具，其结构中也使用了形状记忆合金。
形状记忆合金的未来虽然形状记忆合金已经被广泛应用，但其未来的发展仍有很多潜力。
例如，科学家正在研究如何利用形状记忆合金制造更先进的机器人和人工肢体，以及如何运用于智能材料等方面。
因此，我们期待着形状记忆合金在未来的广泛应用。
镍钛合金形状记忆合金的特性及用途
形状记忆合金（简称SMA）是一种新型的功能材料,它已成为功能材料领域的研究热点之一。
本文介绍了形状记忆合金的特性，综述了形状记忆合金的发展历程、研究现状及应用特点，最后分析了形状记忆合金的发展趋势。
关键词：形状记忆合金；功能材料；形状记忆效应一．引言形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记忆材料中较为重要的材料之一。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。
二．形状记忆合金的特性1．形状记忆效应：形状记忆合金经适当的热处理后具有恢复形状的能力,这种能力被称为形状记忆效应(Shape memory effect简称SME)。
形状记忆效应按恢复情况分为单程形状记忆效应、双程形状记忆效应和全程形状记忆效应。
2．超弹性效应：形状记忆合金受到外力时发生形变,去除外力后就恢复原状，这种现象称为超弹性。
形状记忆合金在发生超弹性形变时,诱发了马氏体相变, 去除外力后,又发生马氏体逆相变。
3．阻尼特性：形状记忆合金由于马氏体相变的自协调和马氏体中形成的各种界面(孪晶面、相界面、变体界面)及界面运动,而具有很好的阻尼特性。
4．电阻特性：吴小东等研究表明,对于初始组织为马氏体的Ni-Ti合金,在拉伸过程中电阻与应变之间呈线性关系;对于初始组织为奥氏体或奥氏体、马氏体两者混合的Ni-Ti合金,当发生应力诱发马氏体相变后,曲线的斜率降低,相变前后电阻-应变关系保持线性关系。
三．形状记忆合金的研究进展形状记忆效应最早是1932年由Olander在研究Au-Cd合金时发现的[7]。
1963年,美国海军武器实验室布勒(Buehler)等发现了钛镍合金具有形状记忆效应[8]。
1964年Cu-Al-Ni也被发现有这种效应[9]。
70年代以后，科学家又在304奥氏体不锈钢和Fe-18.5Mn中发现了这种效应[10]。
金属功能材料-3-形状记忆合金
发展历程
起源
形状记忆合金最初在20世纪30年代被发现，但直到1960年代才开 始受到广泛关注。
应用拓展
随着研究的深入和技术的发展，形状记忆合金的应用领域不断拓展， 涉及航空航天、医疗器械、汽车等多个领域。
未来展望
随着科技的不断进步和应用需求的增加，形状记忆合金在未来有望 在更多领域得到应用，并发挥重要作用。
其应用领域。
多功能形状记忆合金
02
开发同时具备形状记忆效应、超弹性、阻尼性能等功能的合金，
满足更复杂的应用需求。
生物相容性形状记忆合金
03
研究可用于生物医学领域的生物相容性形状记忆合金，如用于
人体植入物的材料。
技术创新
01
02
03
加工工艺改进
优化现有加工工艺，提高 形状记忆合金的制造成本 和效率。
金属功能材料-3-形状记忆合金
目录
• 形状记忆合金简介 • 形状记忆合金的应用 • 形状记忆合金的未来发展 • 形状记忆合金面临的挑战与解决方案
01
形状记忆合金简介
定义与特性
定义
形状记忆合金是一种具有形状记 忆功能的金属材料，能够在加热 或冷却过程中恢复其原始形状。
特性
具有高强度、高弹性、耐腐蚀、 耐磨等特点，同时能够在变形后 恢复原始形状，广泛应用于航空 航天、医疗器械、汽车等领域。
其他领域
智能机器人
形状记忆合金可以用于智能机器人的关节和执行器，实现机器人的自适应运动和精确控制。
智能纺织品
形状记忆合金可以与纺织品结合，制作智能纺织品，如智能服装、智能鞋帽等，实现服装的自适应调整和智能化 管理。
03
形状记忆合金的未来发 展
新材料研发
形状记忆合金
形状记忆合金定义形状记忆合金，又称为记忆合金，是一种具有记忆功能的金属材料。
被称为“材料的巨人”或“智能材料”，由于其独特的物理特性，已经成为现代工业中的重要材料之一。
它不仅可以自主改变形状，而且可以记忆原来的形状并在一定温度范围内进行形态识别和变形。
原理形状记忆合金主要是通过改变材料内部晶体结构来实现形状记忆功能。
其中最常见的形状记忆合金是一种双相合金，由晶体起始相和晶体终止相两个相组成，分别具有不同的形状和热特性。
当形状记忆合金受到作用力或温度改变时，晶格结构重新排列，相互作用能随之变化，从而导致形状和热特性的变化，从而实现形状的记忆和变形。
这种材料具有良好的形状记忆性和超弹性，可以广泛应用于机器人、人工心脏瓣膜、汽车零部件、航空航天等领域。
应用形状记忆合金的应用范围广泛，可以用于各种机械、电子、核能、航空和航天等领域。
其中曾被应用于航天飞机发射过程中的支撑结构系统中。
近年来，由于其优良的形状记忆性能，超弹性和良好的机械性能，在医疗设备中的应用越来越受到关注。
由于其出色的抗腐蚀性能和轻质化特性，这种材料也被广泛用于制造管道和储氢器。
值得一提的是，形状记忆合金不仅可以用于实体制造，还可以用于制造智能材料和微纳米器件。
因此，它有着广阔的发展前景和潜力。
发展趋势形状记忆合金是目前发展最快的材料之一，其研究领域广泛，应用领域也越来越广泛。
未来，随着国家对新型材料研究的不断重视和投入，形状记忆合金的应用领域将不断扩大，促进其技术的创新和发展。
预计未来数年内，形状记忆合金的市场需求将呈现逐年增长的趋势。
结论形状记忆合金作为一种具有独特属性和广泛应用领域的新型材料，拥有着广泛的市场前景和潜力。
随着现代工业的发展，它将在各个领域发挥越来越重要的作用，推动新型材料行业的蓬勃发展。
形状记忆的特性及应用
形状记忆的特性及应用形状记忆是指某些材料在经历变形后，或者是受到外界刺激后，可以恢复原状的能力。
它具有以下几个特性。
首先，形状记忆材料具有记忆性。
当形状记忆材料在原始状态下被加热到一定温度时，其分子结构发生改变，形成新的形状。
当材料被冷却至较低温度后，其分子又会回到原来的形状。
这种形状的转变与恢复是可以重复进行的，也就是说这种材料具有记忆形状的特性。
其次，形状记忆材料具有应变记忆性。
这是指当形状记忆材料经历一定的应变后，一旦受到外界刺激，就会重新恢复到原始形状。
这种应变记忆性允许材料适应各种形状的变化，并能回到原始形状，具有较好的弹性和可塑性。
此外，形状记忆材料还具有温度记忆效应。
这是指当温度发生变化时，形状记忆材料会改变形状。
当温度超过设定的相变温度时，材料会发生相应的形状改变。
这种温度记忆效应可以通过调控材料的相变温度来实现不同温度下的形状变化。
形状记忆材料的特性使其在各个领域有着广泛的应用。
首先，在医学领域，形状记忆材料被广泛应用于体内植入物的制造。
例如，形状记忆合金可以用于制造心脏支架，当支架放置到体内后，通过体温变化即可恢复到原始形状，提供最佳的支持和治疗效果。
其次，在航空航天领域，形状记忆材料也有着重要的应用。
例如，形状记忆聚合物可以用于制造飞机的舷窗密封条，即使在极端温度条件下也能保持良好的密封性能。
形状记忆合金也可以用于制造航天器的天线结构，通过改变形状来实现天线的展开和折叠。
此外，在车辆工程领域，形状记忆材料可以用于制造汽车的形状记忆合金弹簧。
这种弹簧可以根据道路情况和负载自动调整其刚度，并且可以在不同温度下保持较稳定的性能。
另外，形状记忆材料还有着广泛的应用于纺织品、电子设备和智能结构等领域。
在纺织品方面，它可以用于制造智能纺织品，通过温度变化实现衣物的自动修复和形状调整。
在电子设备方面，形状记忆材料可以用于制造柔性电池和柔性电路板，提供更加可靠和稳定的电子设备性能。
在智能结构方面，形状记忆材料可以用于制造智能建筑材料和智能桥梁等，提供更加安全和可持续的建筑和桥梁结构。
形状记忆合金的特性及应用
From：王婧 汤珺剑 宋美男 雷沉 Date：2011-10-8
1
形状记忆合金的首次发现
2
3 4
记忆合金的原理 及成分
记忆合金的特性
记忆合金的应用
形状记忆合金
• 记忆效应 (SME)：指某种金属材 料形变后，能够恢复之前形状之性 质。 • 一般金属受到外力作用后，首先发 生弹性变形，达到屈服点，就产生 塑性变形，外力消除后留下永久变 形。1932年，瑞典人奥兰德在金 镉合金中首先观测到记忆效应（ SME）,即合金的形状被改变之后 ，一旦加热到一定的跃变温度时， 他又可以变回到原来的形状，人们 把具有这种特殊功能的合金称为形 状记忆合金
记忆合金在热水中会回复本来的形态
形状记忆合金的首次发现
• 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合 金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术 般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记 忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特 效应用，正广为世人所瞩目，被誉为“神奇的功能材料”。 • 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 ℃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。每种以一定 元素按一定重量比组成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。
记忆合金的原理
TiNi形状记忆合金
形状，界面呈不动界面。相变驱动力大，热滞大。 Fe-30Ni As-Ms=390℃-(-30℃)=420℃
3 、半热弹性马氏体相变：Fe-Mn-Si
相变点（ASTM F2005-00）
Ms：降温时，一阶相变B2→B19’开始温度；二阶相变R→B19’开始温度 Mf：降温时，一阶相变B2→ B19’终了温度；二阶相变R→B19’终了温度 As：升温时，一阶相变B19’→B2开始温度；二阶相变R→B2开始温度 Af：升温时，一阶相变B19’→B2终了温度；二阶相变R→B2终了温度 Mp：DSC曲线中一阶相变B2→B19’或二阶相变R→B19’ 吸热峰值对应温度 Ap：DSC曲线中一阶相变B19’→B2或二阶相变R→B2 放热峰值对应温度 Md：形变马氏体点，形变诱发相变的最高温度。
NOTE
TiNi马氏体与碳钢马氏体不同
1
TiNi形状 记忆合金 马氏体特点:
低温相 高阻尼 易变形
2
晶体结构：
畸变B19 单斜结构， 记为B19'
奥氏体（Austenite）
✓ NiTi形状记忆合金的高温相， ✓ 晶体结构：有序复杂的B2体心立方结构。
R相
奥氏体向马氏体转变的中间相。 晶体结构：菱方结构（rhombohedral） 形成条件： （1）富镍（>50.6at%Ni）NiTi合金中温时效， 析出Ti3Ni4 （2）少量Fe、Al等元素
1、 形状记忆效应(Shape Memory Effet)
要点
a 在马氏体 下变形
b 变形量不大于 8%， σt<σ0.2 （σ0.2马氏体 相屈服强度）
c 只记住高温相
形状， 低温变形需外
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70～100
80～100
弹性极限
奥氏体态
马氏体态
MPa
200～800
150～300
150～300
150～300
抗拉强度
马氏体态
MPa
700～1100
1300～2000
700～800
1000～1200
延伸率
马氏体态（取决于晶粒大小）
%
40～50
10～15
8～10
百万次疲劳极限
MPa
350
270
奥氏体态
马氏体态
10-6/K
11
6.6
16～18
16～18
比热
J/kg.K
470～620
390
400～480
转变焓
J/kg
3200～12000
7000～9000
7000～9000
耐蚀性
类似不锈钢
类似铝青铜
类似铝青铜
电磁
性能
电阻率
10-6Ωm
1.0
0.07
0.1
磁透过率
＜1.002
机
械
性
能
杨氏模量ห้องสมุดไป่ตู้
GPa
困难
有限
不可行
机械加工性
困难
很好
好
大约成本比率（与形状和量有关）
100
1.0～10
1.5～20
0.5
可承受一小时最高温度
℃
400
160～200
300
阻尼能力（取决于频率和振幅）
%SDC
15
30
10
最大超弹应变
单晶
多晶
%
10
4
10
2
10
2
回复应力
MPa
600～800
应力速率
MPa/K
12/4-20
2.5/2.5
经
济
性
能
熔炼与成分控制
难、需真空
容易
容易
热（轧制）成型性
热、困难
温、容易
热、困难
冷成型性
NiTi、CuZnAl和CuAlNi三种形状记忆合金各种特性总汇
性能
种类
性能指标
量纲
NiTi
CuZnAl
CuAlNi
物
理
性
能
熔点
℃
1240～1310
950～1020
1000～1050
密度
Kgm-3
6400～6500
7800～8000
7100～7200
导热性
奥氏体态
马氏体态
18
8.6
120
75
热膨胀系数
350
晶粒尺寸
μm
1～10
50～100
25～60
弹性各向异性
2C44/C11-C12
2
15
13
形
状
记
忆
行
为
转变温度
℃
-200～100
-200～120
-200～170
热滞后
℃
20～30
10～20
20～30
最大单程记忆应变
%
8
5
6
最大双程记忆应变
百次时
十万次时
千万次时
%
6
2
0.5
1
0.8
0.5
1.2
0.8