关于形状记忆合金的若干论述
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。
形状记忆合金论文
形状记忆合金摘要：扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。
关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用引言：有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。
通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。
研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。
到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。
形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA）是一种在加热升温后能完全消除其在较文 pseudoelasticity）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氏体相变。
一、形状记忆合金的发展史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。
后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。
直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。
到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。
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，不断丰富和完善了马氏体相变理论。
在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。
二、形状记忆效应机理a) 单程SME b) 双程SME btpsfa 为SME cdcjc 为伪弹性图1 形状记忆效应示意图图2 形状记忆合金应力—应变—温度关系示意图图1 直观地示意出合金的形状记忆效应。
智能材料的新秀——磁性形状记忆合金
智能材料的新秀——磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金是近十多年发展起来的一类新型形状记忆合金。
这类合金同时具有热弹性马氏体相变和铁磁性转变，所以其形状记忆效应可以由磁场控制。
传统的温控形状记忆合金应变大但响应慢，现有的巨磁致伸缩、压电材料虽然响应快，但应变小。
相比之下，磁性形状记忆合金兼具应变大、响应快的综合优点。
此外，还具有磁热、磁阻等丰富的物理效应，因而被广泛认为是下一代智能材料的首选，有望在航空航天、机械电子、能源环境、信息存储、生物医学等高新技术领域得到重要应用。
磁性形状记忆合金具有以下三个重要特性。
一、丰富的磁-结构相变特征—马氏体相变与磁性转变。
磁性形状记忆合金的马氏体相变不仅具有与传统形状记忆合金相似的热、应变、电阻等效应，而且还伴随有磁性强弱的变化，甚至磁性类型的演变。
这使磁性形状记忆合金呈现出丰富的磁-结构相变特征。
如铁磁马氏体-顺磁奥氏体。
即马氏体相变时结构与磁性转变共同发生，由此可以实现磁场诱发马氏体相变，并获得磁热、磁应变等多种物理特性。
在Ni-Mn-Ga、Ni-Fe-Ga，Fe-Mn-Ga等合金系中均发现了这种情况。
另外，也可以发生铁磁马氏体-顺磁马氏体-铁磁奥氏体-顺磁奥氏体的相变方式，由此可以获得磁场诱发奥氏体相变及其伴随的磁控形状记忆效应、巨磁阻、大磁热等丰富的物理效应，在Ni-(Co)-Mn-In、Ni-(Co)-Mn-X(X=Sn，Sb，Ga，Al)，Ni-Cu-Mn-Ga，Ni-Fe-Mn-Ga等合金系中均发现了这一现象。
二、磁场诱发孪晶再取向。
磁场诱发孪晶再取向现象最早发现时磁致应变只有0.2%，但这已与巨磁致伸缩材料和压电材料的最大应变值相当，因而立刻引起广泛的关注。
目前人们已经在磁性形状记忆合金中获得了6%和9.5%的超大磁致应变。
磁性形状记忆合金的马氏体相具有强磁晶各向异性，易磁化方向严格平行于马氏体晶格的某一个晶向轴或晶面。
当施加外磁场时，为降低磁晶各向异性能，孪晶界将以切变方式使择优变体的体积分数不断增加，从而实现孪晶再取向。
形状记忆合金的性质,应用及效应机制
片状马氏体
板条马氏体
针状马氏体
马氏体相变：
它是母相奥氏体（碳在 γ－Fe 中形 成的间隙固溶体，面心立方 FCC 点阵） 转变为马氏体的过程。
可 以 恰 当 而 简 练 的 定 义 为“ 原 子 联 动 所 引 起 的 切 变 型 点 阵 相 变 ”。母 相 中 的 原 子，不是处在各自零散状态，而是在保
在逆相变过程中，由于两相之间的点阵对应关系单一，且相变时点阵应变非常 小 ，因 而 逆 相 变 时 母 相 变 体 完 全 固 定 不 变 。这 样 一 来 ，逆 相 变 时 必 然 选 取 原 位 向 的 母 相，所以在产生热弹性相变的合金中，形状记忆效应以完全可逆的形式出现。
条件（2）是理所当然的，因为滑移是不可逆过程。也就是说，如果在晶体中出 现 滑 移 ，由 滑 移 导 致 的 变 形 即 使 加 热 也 消 除 不 了 。热 弹 性 马 氏 体 相 变 发 生 的 不 是 滑 移 ， 而 是 另 一 种 基 本 的 形 变 机 制 — — 孪 生 。从 微 观 上 看 ，晶 体 原 子 排 列 沿 某 一 特 定 面 镜 像 对 称 。那 个 面 叫 孪 晶 面（ 孪 晶 是 指 两 个 晶 体（ 或 一 个 晶 体 的 两 部 分 ）沿 一 个 公 共 晶 面 构 成 镜 面 对 称 的 位 向 关 系 ， 这 两 个 晶 体 就 称 为 " 孪 晶 " ， 此 公 共 晶 面 就 称 孪 晶 面 ）。 即 实 际 上 它 是 由 位 向 互 为 孪 晶 关 系 的 两 种 马 氏 体 区 构 成 ，每 一 个 马 氏 体 和 母 相 点 阵 之 间 具 有 晶 体 学 上 等 价 的 特 定 点 阵 对 应 关 系 。这 种 具 有 点 阵 对 应 关 系 的 每 个 马 氏 体 称 为 对 应变体。
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形状记忆合金论文[优质文档]形状记忆合金形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)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变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。
除上述形状记忆效应外，这种合金的另一个独特性质是在高温(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——热弹性马氏体相变。
一、形状记忆合金的发展史最早关于形状记忆效应的报道是由在1952年作出的。
观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。
后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。
直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。
到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。
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，不断丰富和完善了马氏体相变理论。
在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。
二、形状记忆效应机理将变形马氏体加热到As点以上，马氏体发生逆转变，因为马氏体晶体的对称性低，转变为母相时只形成几个位向，甚至只有一个位向—母相原来的位向。
尤其当母相为长程有序时，更是如此。
当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时，形成单一位向的母相倾向更大。
逆转变完成后，便完全回复了原来母相的晶体，宏观变形也完全恢复。
注意:以上原理只适合热弹性，而半热弹性记忆合金主要是由Shockley不全位错的可逆移动引起。
变性的三种形式三、形状记忆效应的分类经过广泛研究,到目前为止,具有SME 的合金可归纳为以下几类: a) Ni2Ti 系,包括等原子Ni-Ti , Ti-Ni-X(X = Fe ,Al ,Co) ; b) 铜系, 包括Cu-Zn 系, 如Cu-Zn , Cu-Zn-X(X = Si ,Al , Sn) ; Cu-Al 系, 如Cu-Al2 , Ni ; Cu2Al2c) 其他有色金属系, 如Co-Ni , Ti-Nb ,Au-Cu-Zn ,Au-Cd ,Ag-Cd , In-Ti 等;d) 铁基合金,如Fe-Pt ,Fe-Ni-Co ,Fe-Mn-Si ,Fe-Ni-Co-Ti ,Fe-Mn-C 及不锈钢等。
形状记忆合金简介1
形状记忆合⾦简介1形状记忆合⾦简介20世纪80年代中期，⼈们提出了智能材料（smart material ）的概念。
这种材料的基本特点是具有感知与驱动双重功能，即材料⾃⾝能感知环境的变化，并做出相应的响应。
它的研究呈开放和辐射性，涉及的学科包括化学、物理学、材料学、计算机、海洋⼯程、航空和医学等领域学科[1-2]。
迄今为⽌，已研究的智能材料主要有压电/电致伸缩陶瓷；形状记忆材料；磁致伸缩材料（Terfenol-D ）；电、磁流变体等[3-7]。
作为智能材料之⼀的形状记忆合⾦材料（shape memory alloys ，SMA ），由于具有独特的形状恢复，⾃我驱动及机械功输出的特性，应⽤范围已经涉及机械、电⼦、化⼯、航空、航天、能源、交通和医疗等许多领域。
SMA 材料的形状记忆效应，是通过合⾦⾼温奥⽒体（母相）到低温马⽒体的马⽒体相变及逆相变过程来实现的。
因此，下⾯分别介绍⼀下马⽒体相变和形状记忆效应。
1 马⽒体相变与形状记忆效应1.1 马⽒体相变马⽒体相变的发现可追溯到100多年前。
1895年Osmond [8]将⾼碳钢经淬⽕后的显微组织命名为马⽒体，以后⼈们就以这类组织的形态（针叶状）及其性质（硬度⾼，具有铁磁性）来描述马⽒体，把形成这类组织的过程以及其晶体结构改变（⾯⼼⽴⽅→四⾓（正⽅））过程称为马⽒体相变。
随后在其他合⾦中也发现了马⽒体，其形成和钢中马⽒体近似，但马⽒体的形态和性质各异，如Fe-Ni 合⾦中的马⽒体硬度不⾼，低碳钢中马⽒体呈条状状态，有⾊合⾦马⽒体的硬度甚⾄低于母相，且不具有磁性。
1948年Cohen [9]认为，应摒弃以往以组织形态和性质来定义马⽒体，宜着重研究其形成过程。
以后，⼀些学者根据马⽒体形成的特征，提出马⽒体相变的各种定义。
如Barrett 在1948年的相变讨论会上称马⽒体相变为⽆扩散相变。
Hull [10]在1954年定义马⽒体相变为“点阵变化时原⼦做规则运动，使发⽣相变的区域形成形状改变、原⼦不需要扩散的⼀种相变。
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(Shape Memory Alloy, SMA)是一种具有特殊形状记忆能力的材料。
其最显著的特征是可以在经过预先训练(热处理)之后记忆一种"程序形状"，并在外力作用下回复至"程序形状"状态。
这种记忆能力不受重复使用次数的限制，也不受外力作用的方式和形式的限制。
形状记忆合金可以在变形后通过热处理使其回复其初始形状的记忆能力使其应用范围非常广泛。
形状记忆合金的机理主要是基于固溶体（通常是α-铁素体）和马氏体的互相转变而实现的。
固溶体经过加热或外力作用，固溶体中的一部分原子会从基体中脱离，形成一个稳定的马氏体。
马氏体在外力作用下会变形，当外力消失时，马氏体中的原子会回到固溶体中，形状就会回到马氏体形状。
该过程中需要考虑的重要参数是材料的几何尺寸，组成和热处理方式等。
由于其独特的形状记忆性质，形状记忆合金在许多领域得到了广泛的应用，包括航空航天、自动化、机器人技术、医疗器械、高桥、防卫、汽车等各个领域。
1、医学领域在医学领域中，形状记忆合金被广泛用于各种医疗设备和手术器械。
在医疗工具方面，形状记忆合金可以制作支撑器、生物医学设备、人工骨骼和人工关节等。
另外，一些医学器械如心脏起搏器也常常使用了形状记忆合金技术。
2、航天领域在航天领域中，形状记忆合金被用于可形变机构，包括太阳能电池板的弯曲以及测量仪器平衡器的控制。
这些应用的好处是，因为形状记忆材料可以自动记忆构型变化，机构开展和关闭的速度更快，操作精度更高。
3、军事领域军事领域也是形状记忆合金的一个重要应用领域。
在军事上，形状记忆合金被用于微型电动力系统，各种机器人，扩展拉门和武器的升降平台等。
4、机器人技术形状记忆合金的机构在机器人技术中应用广泛，例如腕部和手部关节，这些关节可以动作加强或抵抗力外力作用。
通过使用这种降低摩擦和惯性的技术可以实现更高的运动精度。
5、汽车领域在汽车领域中，形状记忆合金主要用于制造汽车变速器的锁定按钮等。
浅谈形状记忆合金
浅谈形状记忆合金时代的发展离不开材料的发展。
科学技术的进步，越来越体现出材料研究的重要性。
现如今材料的研究逐渐倾向于功能化、多样性。
形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。
形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料，在高温下材料形成一种形状，在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状，如果对材料进行加热，通过马氏体的逆相变，又可以恢复到高温时的形状，这就是形状记忆效应。
单程记忆、双程记忆和全方位记忆是形状记忆效应按形状恢复形式进行的三种分类，如下图所示。
单向记忆效应是指当材料被加热后能恢复到原始形态，但是只能单程，不可逆，也就是说继续加热冷却，材料形状都不再发生变化。
能够根据加热冷却的不同，反复出现低温状态和高温状态的材料则具有双程记忆效应。
全方位记忆效应的材料除了具有双程记忆效应外，最显著的特点就是可以出现和高温时完全相反的形状，这只需要将材料冷却到更低的温度就可以做到。
一、形状记忆合金的发展历史“形状记忆”这一名称的提出是在20世纪60年代，但是人们早在30年代就发现了形状记忆这一奇特的现象，遗憾的是当时没有引起人们足够的重视。
最初形状记忆只被人们当成某些材料的个例，根本无法在实际应用中运用。
记忆材料之所以能在生产、生活中广泛应用，还是得益于TiNi合金的研究与发展。
现在形状记忆合金已多达几十种。
我国是在20世纪70年代后期才开始研究记忆合金的。
形状记忆合金材料的发现，改变了一直以来形成的金属热胀冷缩等传统观念。
二、形状记忆合金的特点形状记忆合金具有优良的延展性，一般只要不超过8％至10％的变形量，均可恢复原有形状。
此外它还具有不次于不锈钢的耐腐蚀性能和抗疲劳性能。
并且高温下记忆合金仍有较大的刚度。
这些异于普通材料的特点决定了形状记忆合金的广阔发展前景。
但是由于形状记忆效应需要电源加热，温度过高又会影响它的记忆性能，这就大大缩小了形状记忆合金材料的使用范围，并且在长期使用后它的工作稳定性较差，因此，在一定程度上制约了形状记忆合金的应用。
什么是形状记忆合金
什么是形状记忆合金有一种记忆方法是形状记忆法，你在运用过这种方法吗?那你有知道什么是形状记忆合金吗?下面和一起来了解什么是形状记忆合金吧，希望对你有帮助!形状记忆合金的定义形状记忆合金(Shape Memory Alloys,)，简称SMA，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变形，恢复其变形前原始形状的合金材料，即拥有“记忆"效应的合金。
在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。
人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。
发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状。
形状记忆合金简介形状记忆合金(shape memory alloy)在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。
记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。
形状记忆合金具有形状记忆效应(shape memory effect) ，以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。
利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温：在热水温度过高时通过"记忆"功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。
也可以制作成消防报警装置及电器设备的保险装置。
当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变，启动消防报警装置，达到报警的目的。
还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内，用以保持暖房的温度，当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。
形状记忆合金的形状记忆效应还广泛应用于各类温度传感器触发器中。
形状记忆合金另一种重要性质是伪弹性(pseudoelasticity，又称超弹性，superelasticity) ，表现为在外力作用下，形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力，即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复[2-3] 。
形状记忆合金：变回最初的“自己”
弹性”或“超弹性”，即表现为这种合金的承载子复形的打与塑料、金属或传统合金不同，形状记忆合金兼具坚固和柔韧的优点，易于消毒并耐腐蚀。
由于具有质轻、坚韧并能在高温下工作的特性，形状记忆合金也广泛应用于航空航天部件，例如火箭和空形状记忆合金之所以具有变形恢复能力，是因为变形过程中材料内部产生的热弹性马氏体相变。
是热弹性马氏体相变产生的低温相（马氏体）在加人类已发现的具有形状记忆效应的合金种类很大类。
系合金和合金的超弹性并且受热形状可以左右，与镍钛形状记忆合金相比要低三分之一。
这种轻质镁钪形状记忆合金在对重量控制严苛的领域存在巨大的应用潜力，比合金记忆特性被发现后，不足百年，已在航空航天、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被人们广泛使用。
它甚至成12为几乎所有医学和健康相关设备领域最平常的选择，包括从牙科植入物到外科工具、从胸罩内线到眼镜框。
在家庭日常生活中，形状记忆合金亦大有可为，给社会带来诸多益处。
比如成功研发的形状记忆阀，便可用来防止洗涤槽、浴盆和浴室的热水意外烫伤事故。
这些阀门也可用于旅馆和其他适宜的场所，如果水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度（大约 48℃）时，形状记忆合金驱动阀门关闭，直到水温降至安全温度阀门才重新打开。
在形状记忆合金的实用进程中,仍需积累并分析关于材料特性、功能可靠性、生物相容性和细胞毒性等方面的基础数据资料。
我国形状记忆合金行业规模增长迅速，从2011年的22.4亿元增长到2017年的56.8亿元。
消费量亦让人惊讶，从2011年的0.34万吨增长到2017年的0.98万吨。
这些产品主要应用于医疗领域和航空航天领域。
“十三五”战略提出要大力发展形状记忆合金、钛合金等高端新材料。
医疗器械市场以及航空航天领域不断深入发展，亦刺激了我国形状记忆合金的下游市场空间和成长环境。
形状记忆合金的成功应用打开了人类社会的美丽图景。
未来，更多化学新材料将加入到提升人类生存发展质量的行列。
形状记忆合金论述
形状记忆合金论述形状记忆合金论述摘要：形状记忆合金，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、各原理的应用。
引言：形状记忆合金是材料经适当的热处理后即具有回复形状能力一种特殊的金属材料。
人们也把它叫做形状记忆效应。
形状记忆合金在温度较低的时候因为外加应力，产生塑性变形，在温度较高的时候有克服外加应力回复形状，形状记忆合金的另一个独特性质是在高温下（奥氏体状态）下发生大的“伪弹性”或“超弹性”，即表现为这种合金的承载力比一般金属大几倍甚至几十倍的可回复应变。
研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。
到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。
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。
一、形状记忆合金的发展史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。
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"。
形状记忆合金介绍
形状记忆合金介绍形状记忆合金（Shape Memory Alloys，SMA）是一种特殊的金属合金材料，具有特殊的能力可以记住并恢复其原始的形状。
这种材料可以在受到应力或温度变化时发生可逆的相变，与传统的金属材料不同，形状记忆合金拥有可塑性和形状记忆性能，使其在许多工业和科学应用中具有广泛的用途。
形状记忆合金最早是由美国海军的研究人员在20世纪60年代发现的，当时他们在试图找到一种用于制造可以回收利用的海上漏斗的材料。
他们意外地发现，在加热后这种合金会从受到挤压的形状恢复到原始形状。
这项发现引起了广泛的兴趣，并带来了许多关于形状记忆合金的研究与应用。
形状记忆合金的独特性质源于其原子结构的特殊排列。
在一定条件下，形状记忆合金通过两种相变（Austenite相和Martensite相）之间的相互转换来实现形状记忆效应。
当合金处于高温下时，原子结构会呈现出名为Austenite相的排列，此时合金处于高弹性形状。
当温度下降到临界温度以下时，合金会自发地转变为Martensite相，从而改变形状。
当再次加热合金时，它会恢复到原始的Austenite相形状。
形状记忆合金具有许多独特的性能和应用。
首先，它们具有良好的弹性形变能力，可以在受到应力时发生可逆的形变。
这使得形状记忆合金在医疗器械、航天航空等领域的应用十分广泛。
例如，在血管支架的制造过程中，形状记忆合金可以在体内经历较小的创伤，然后回复到原始形状，从而血管得以保持畅通。
其次，形状记忆合金具有优异的耐腐蚀性能，这使得它们在海洋工程、汽车制造等领域的应用广泛。
相较于其它材料，形状记忆合金在恶劣环境中的使用寿命更长，并且不会轻易受到腐蚀。
另外，形状记忆合金的温度相变性能使其具有温度感应的应用潜力。
例如，在建筑中，可以利用形状记忆合金的温度相变特性来控制窗帘、百叶窗等遮阳装置的开闭，从而实现智能化的节能设计。
形状记忆合金还具有记忆效应可逆性、高纯度制备等优点。
形状记忆合金的原理
形状记忆合金的原理形状记忆合金（SMA）是一种具有特殊性能的金属合金材料，它可以在受到外界作用力后发生形状改变，并且在去除外力后能够恢复原来的形状。
这种材料的原理是基于固态相变的特性，具有独特的记忆效应，因此在许多领域得到了广泛的应用。
形状记忆合金最早是由美国海军研究实验室在20世纪60年代发现的，最典型的形状记忆合金是镍钛合金，也称为记忆合金。
它的记忆效应是通过固态相变来实现的，即在固定的温度下，合金会从奥氏体相转变为马氏体相，从而产生形状记忆效应。
当合金处于高温状态时，它会变得柔软并且可以随意变形；而当合金被冷却到特定温度时，它会恢复原来的形状。
形状记忆合金的原理主要包括两个方面，固态相变和形状记忆效应。
固态相变是指在固态条件下，材料的结构发生可逆性的相变，而形状记忆效应是指材料在经历形变后，能够恢复原来的形状。
这两个原理共同作用，使得形状记忆合金具有了特殊的性能。
形状记忆合金的固态相变是通过温度来实现的。
在高温下，形状记忆合金处于奥氏体相，此时合金具有良好的塑性和可塑性，可以被加工成各种形状。
当合金被冷却到特定的温度时，会发生相变，从奥氏体相转变为马氏体相。
在这个过程中，合金会发生形状记忆效应，即恢复原来的形状。
这一过程是可逆的，当再次加热合金时，它会再次变为奥氏体相，形状也会再次变化。
形状记忆合金的应用非常广泛，包括医疗器械、航空航天、汽车制造等领域。
在医疗器械中，形状记忆合金可以用于制作支架、植入物等，利用其形状记忆效应可以在体内完成形状的调整和恢复。
在航空航天领域，形状记忆合金可以用于制作航天器的折叠结构，可以在太空中完成形状的调整和展开。
在汽车制造领域，形状记忆合金可以用于制作汽车零部件，可以在受到外力作用后恢复原来的形状，提高汽车的安全性和可靠性。
总的来说，形状记忆合金是一种具有特殊性能的金属合金材料，它的原理是基于固态相变和形状记忆效应。
这种材料具有广泛的应用前景，可以在许多领域发挥重要作用，为人类社会的发展做出贡献。
形状记忆合金在医学领域的应用
形状记忆合金在医学领域的应用1.形状记忆合金的特性1.1形状记忆合金的结构特性形状记忆效应(Shape memory effec,t SME)是由于马氏体相变而产生的。
具有热弹性(半热弹性)或应力诱发马氏体相变(Stress inducedMartensitictrans-formation, SIM)的形状记忆合金(Shape memory al-loys, SMAs),在马氏体状态下进行一定限度的塑性变形,则在随后的加热过程中,当温度超过马氏体逆相变温度时,材料就能恢复到变形前的体积和形状。
1.2形状记忆合金的分类形状记忆合金主要分为Ti-Ni基、Cu基及Fe基形状记忆合金。
前两种合金主要为热弹性形状记忆合金,Fe基形状记忆合金为半热弹性形状记忆合金,其中用于医学领域的 TiNi 形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。
TiNi 可与生物体形成稳定的钝化膜。
形状记忆效应主要分为：单程记忆效应，双程记忆效应和全程记忆效应。
形状记忆合金在较低的温度下变形，加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。
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。
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。
2.形状记忆合金的发展首次被发现并公开报道某些合金中具有形状记忆效应这一现象的发现，可以追溯至1938年，美国哈佛大学的A.B.Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金中发现了马氏体的热弹性转变,即在加热与冷却过程中，马氏体会随之收缩与长大。
1918年前苏联学者Kerdjumov曾预测到有一部分具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变。
1951年张禄经和T．A．Read报道了原子比为1∶1的CsCl 型AuCd合金在热循环中会反复出现可逆相变。
形状记忆合金概述
形状记忆合金概述整体来看，形状记忆合金是一种很神奇的材料呢。
我就先从我的初步认识开始说吧。
一开始听到这个名字，就觉得很奇妙，这种合金它能“记住”自己的形状。
大致分这几个部分来理解吧。
首先呢，从它的定义上讲，它就是一种具有形状记忆效应的合金。
比如说，你把它弄成一个弯曲的形状，当你对它进行某种操作，像加热啦或者施加电场之类的操作后，它就会恢复到它原来预先设定的形状。
这就是它最显著的特征。
然后说说它的原理。
核心内容就是它内部的晶体结构的变化。
你可以想象合金里面的原子排列就像是一个个小小的积木堆起来的结构。
在不同的温度或者外力影响下，这些积木会改变它们的排列方式。
当条件恢复到特定情况的时候，原子们又回到了原来的排列结构，这样合金就又恢复到原来的形状了。
比如说镍钛合金，它就是一种很典型的形状记忆合金。
在医学领域经常有应用，像制作牙齿矫正的弓丝。
刚开始这个弓丝是比较软的，方便医生把它安装在牙齿上，当安装好之后，体温就相当于对它进行了加热的作用，它就会慢慢地恢复到原来预设好的形状，从而对牙齿施加一定的力度，让牙齿逐渐排列整齐。
主要包括这些方面的应用吧，除了医学上，在工程领域也很重要。
例如航天领域中，一些复杂的结构部件可以使用形状记忆合金。
在太空中因为温度和压力环境复杂，这种合金可以根据环境变化改变形状或者恢复形状，从而保证部件功能的正常发挥。
对了还有个方面也很有趣，就是在机器人方面的应用。
可以把形状记忆合金作为机器人的“肌肉”，通过控制温度或者电场等条件，让合金像肌肉一样伸缩弯曲，这样能让机器人做出更多灵活的动作。
当然了，对于形状记忆合金，我还有一些不确定的地方。
比如说，虽然知道它原理大概和晶体结构有关，但是详细的原子级别的变化和相互之间的作用力我还不是特别明白，我感觉这需要一些专业的物理化学知识来深入探究。
不过从整体框架理解的话，这种合金的形状记忆效应以及多方面的应用，是我们认识它的重点。
形状记忆合金
形状记忆合金高分子形状记忆合金的发展以及其现状摘要：本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。
关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用.一、形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA)记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。
这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。
由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做"记忆合金"。
当然它不可能像人类大脑思维记忆，更准确地说应该称之为"记忆形状的合金"。
（如图1-1）此外，记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点，因此应用十分广泛。
科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金，比如钛－镍合金，金－镉合金，铜－锌合金等。
形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。
研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。
到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。
形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用.（记忆合金变体图1-1）二、形状记忆合金的发展史记忆状合金作为一种新型材料，早在20世纪就被人发现。
1932年,瑞典人在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即可恢复金属，人们把这种合金称为形状记忆合金。
1938年。
当时美国的哈佛大学的研究人员在Cu-Zn合金发现了马氏体的热弹件转变。
随后，1951年美国的Chang相Read在Au47·5Cd(％原子)合金中发现了行状记忆效应。
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关于形状记忆合金的若干论述
摘要：19世纪70年代，世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。
这种记忆合金具有很广阔的应用前景，如今记忆合金已然在交通、医疗、自动化控制等方面有了重要的应用。
本文介绍了它的相关概念、微观机理、分类及其在材料学中的地位。
关键字：形状记忆合金；形状记忆效应；功能材料；机理；应用
引言：形状记忆合金作为一种新型功能性材料为人们所认识，并成为一个独立的学科分支，可以认为是始于1963年。
当时美国的海军武器实验室的
W.J.Buchler博土研究小组，在一次偶然的情况下发现，TiNi合金工件因为温度不同，敲击时发出的声音明显不同，这说明该合金的声阻尼性能与温度相关。
通过进一步研究，将这种材料制成的细丝的一端弯曲，并靠近点烟火柴火焰，发现弯曲的细丝伸直了，近等原子比TiNi合金具有良好的形状记忆效应，并且报道了通过x射线衍射等实验的研究结果．以后TiNi合金作为商品进入市场。
记忆合金是一种颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条向前冲去；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。
在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧，把弹簧放入热水中时，弹簧又自动的收拢了。
凉水中弹簧恢复了它的原状，而在热水中，则会收缩，弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩，收缩再拉开。
这些都由一种有记忆力的智能金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。
这种材料就叫做记忆金属。
它主要是镍钛合金材料。
一、相关概念：形状记忆效应
一般金属材料收到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，金属就产生塑性变形，应力消除后就产生了永久变形。
有些金属在高温下定形后冷却到低温并施加变形，从而形成残余形变。
当材料加热时，材料的残余形变消失，并回复到高温下所固有的形状。
再进行加热或冷却时，形状保持不变，这就是所谓的形状记忆效应，它就像合金记住了高温状态的形状一样。
具有形状记忆效应的金属通常是两种以上金属的合金，因此称为形状记忆合金 [1] 形状记忆效应是在马氏体相变中发现的。
通
常把马氏体相变中的高温相叫做母相，或奥氏体
相(P)，是一种体心立方晶体结构的CsCl相（又
称B2）。
低温相叫做马氏体相(M)，是一种低对
称性的单斜晶体结构。
从母相到马氏体相的相变
叫做马氏体正相变，或马氏体相变。
从马氏体相
到母相的相变叫做马氏体逆相变 [2][3]。
这类相变具有热滞效应。
四个相变特征温度分别
为马氏体转变开始温度Ms、终了温度Mf、母相转
变(即逆转变)开始温度As和终了温度Af。
热滞
回线间的热滞大小一般为20K～40K[3]。
二、微观机理
当母相奥氏体冷却到低于Ms点温度时，即转变成马氏体。
通过多晶和单晶Cu—Zn合金的实验发现，相变时，马氏体常围绕母相的一个特定位相形成4种变体，合称为一个“马氏体片群”。
变体的惯习面以这一特定位相对称排列。
在光学显微镜下采用偏振光观察，每个马氏体片群具有4种不同颜色，这表征各个变体的位相不同。
之所以形成这种结构，是因为每片马氏体形成时，在其周围的基体中造成了一定方向的应力场，变体欲沿这个方向长大就很困难。
如果有另一个马氏体变体在此应力场中形成，它将沿阻力小的取向生长，使应变能降低。
宏观上看，由4种变体组成的片群的总应变能趋近于零，此即称为“马氏体相变的自适应现象”。
在通常的形状记忆合金中，根据马氏体与母相的晶体学关系，共有6个片群，24种马氏体变体。
在外力作用下，形状记忆合金可以把马氏体相变自适应相互抵消的变形量提供出来。
这里有两种情况：一种是呈马氏体状态的试样，在单向外力作用下自适应排列的马氏体顺应力方向发生再取向，当大部或全部马氏体都取一个方向时，造成马氏体的择优取向，整个试样呈现明显的形变；另一种是呈母相状态的试样，在单向外力作用下能诱发马氏体相变，所生成的马氏体都顺应力方向作择优取向，整个试佯也会呈现明显的形变。
马氏体择优取向是通过孪生和界面移动实现的。
这种变体的择优生长称为马氏体再取
向过程。
当加热时，在As和Af之间，马氏体发生逆转变。
由于马氏体晶体的对称性低，因此在逆转变时马氏体中只形成几个母相的等效晶体位向，有时只形成一个母相的原来位向。
当母相为长程有序时，形成单一母相原来位向的倾向更大，使马氏体完全回复了原来母相的晶体，宏观变形也就完全回复。
其过程如图4—2所示。
基于这种机理，形状记忆合金能够记忆各种赋于它的形状，在外界温度变化时，产生形状记忆功能。
三、分类及应用
1、形状记忆合金分为三类：
单程记忆效应
形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可
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。
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。
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。
2、形状记忆合金的具体应用
在形状记忆合金的应用中，最早获得专利的是
美国的Muldawer小组，他们早在1960年就利用
CdAgAu合金制作了温度开关[2]。
自从TiNi合金的
形状记忆效应被发现后，应用开发的速度大大加
快，申请获得专利的项目剧增。
最典型的应用例子
是航天飞机的伞型天线，为方便发射把它压扁附在船体上，飞船升空后受阳光的辐射而升温，于是天线便记忆起原来的形状，重新支起。
此外，形状记忆合
金在机械、电气、运输、化学、能源、宇航、医疗、生活用品等领域都得到了应用[4]。
现今记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面，用记忆合金制成套管可以代替焊接，方法是在低温时将管端内全扩大约 4％，装配时套接一起，一经加热，套管收缩恢复原形，形成紧密的接合。
美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头，多年来从未发生漏油和破损。
船舰和海底油田管道损坏，用记忆合金配件修复起来，十分方便。
在一些施工不便的部位，用记忆合金制成销钉，装入孔内加热，其尾端自动分开卷曲，形成单面装配件。
记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制，已制成室温自动开闭臂，能在阳光照耀的白天打开通风窗，晚间室温下降时自动关闭。
记忆合金热机的设计方案也不少，它们都能在具有低温差的两种介质间工作，从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。
现在普遍存在的问题是效率不高，只有 4％～6％，有待于进一步改进。
记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。
例如接骨用的骨板，不但能将两段断骨固定，而且在恢复原形状的过程中产生压缩力，迫使断骨接合在一起。
齿科用的矫齿丝，结扎脑动脉瘤和输精管的长夹，脊柱矫直用的支板等，都是在植入人体内后靠体温的作用启动，血栓滤器也是一种记忆合金新产品。
被拉直的滤器植入静脉后，会逐渐恢复成网状，从而阻止 95％的凝血块流向心脏和肺部。
人工心脏是一种结构更加复杂的脏器，用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合，可以模仿心室收缩运动。
现在泵送水已取得成功。
由于记忆合金是一种“有生命的合金”，利用它在一定温度下形状的变化，就可以设计出形形色色的自控器件，作为一类新兴的功能材料，记忆合金的很多新用途正不断被开发，例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。
不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作。
如果不小心碰瘪了，只要用电吹风加加温就可恢复原状，既省钱又省力，很是方便。
四、结束语
本文对形状记忆合金的概念、基本性能、发展历程及其应用情况进行了简要介绍。
尽管目前对形状记忆合金的研发和应用还不够成熟,但我相信, 随着对形状记忆合金性能的深入研究,随着计算、测试和控制等技术的不断发展, 形状记忆合金的前景必将越来越美好。
五、参考文献
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[2] 杨杰，吴月华．形状记忆合金及其应用．中国科学技术大学出版社，1993．5
[3]杨大智主编．智能材料与智能系统．天津大学出版社，2000．12
[4]刘建辉，李宁，文玉华．形状记忆合金的应用．机械，2001，3
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[6]俞坚磊,刘今强. 形状记忆功能纤维及纺织品,2008-02
[7]于学勇,潘毅. 马氏体相变温度对NiTi形状记忆合金抗磨损性能的影响
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[8]陈淑娟,何国球,马行驰,等.Fe-Mn-Si系形状记忆合金研究近况材料导
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[9]袁比飞. 新型磁驱动形状记忆合金研究进展材料工程,2007,2
[10]赵可昕,杨永民.形状记忆合金在建筑工程中的应用. 材料开发与应
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[11]杨凯,辜承林. 21世纪的新型功能材料—形状记忆合金.金属功能材料, 2004, 6。