形状记忆合金在建筑工程中的应用
建筑阻尼器分类
建筑阻尼器分类建筑阻尼器是一种用于减震和减振的装置，广泛应用于高层建筑、桥梁、塔楼等结构中。
根据其结构和工作原理的不同，可以将建筑阻尼器分为几类。
一、摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种常见的建筑阻尼器，它利用材料之间的摩擦力来吸收和消耗结构的振动能量。
摩擦阻尼器通常由两个平行的金属板之间夹有一定厚度的摩擦材料组成，当结构发生振动时，板的相对滑动会产生摩擦力，从而减小结构的振幅。
摩擦阻尼器适用于抗震性能要求不高的建筑，如住宅、商业建筑等。
二、液体阻尼器液体阻尼器是利用流体的粘滞阻力来减震的装置。
液体阻尼器通常由一个密封的容器、流体以及阻尼液压缸或阻尼阀组成。
当结构发生振动时，流体在阻尼液压缸中流动，通过液体的粘滞阻力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
液体阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。
三、摆锤阻尼器摆锤阻尼器是一种利用摆锤的运动来减振的装置。
它由一个或多个摆锤和摆杆组成，安装在结构上方。
当结构发生振动时，摆锤会随着结构的振动而产生摆动，通过摆锤的惯性力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
摆锤阻尼器适用于抗震性能要求较高的建筑，如塔楼、烟囱等。
四、形状记忆合金阻尼器形状记忆合金阻尼器是一种利用形状记忆合金的特性来减振的装置。
形状记忆合金是一种具有记忆性能的合金材料，当受到外力作用时，能够改变自身的形状，当外力消失时，又能恢复原来的形状。
形状记忆合金阻尼器通过形状记忆合金的形状变化来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
形状记忆合金阻尼器适用于抗震性能要求较高且需要长寿命的建筑，如大型桥梁、高层建筑等。
五、电磁阻尼器电磁阻尼器是一种利用电磁力来减振的装置。
它由电磁铁和磁铁之间的间隙组成，当结构发生振动时，电磁铁会受到激励电流的作用而产生磁力，通过磁力的吸引和排斥来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
电磁阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。
建筑阻尼器是一种有效的减震和减振装置，能够提高建筑结构的抗震性能。
新型材料―形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用
新型材料―形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用摘要形状记忆合金（SMA）是一种在结构振动控制领域具有广阔应用前景的智能材料。
本文介绍了形状记忆合金最显著的两个特性：形状记忆效应和超弹性，并详细总结了形状记忆合金在结构振动控制中的应用。
关键词：形状记忆合金；减振；应用abstract形状记忆合金是一种智能材料，在结构振动控制领域有着广阔的应用前景。
本文介绍了形状记忆合金的两个重要特性：形状记忆效应和超弹性，总结了其最新的应用说明。
关键词：形状记忆合金；阻尼；应用1前言形状记忆合金是一种新型功能材料，具有许多特殊的力学性能。
与其他金属耗能器相比，采用形状记忆合金超弹性效应（SE）设计的被动耗能器具有耐久性好、耐腐蚀性好、使用寿命长、变形量大、变形恢复快等一系列优点，因此在结构振动控制领域具有良好的应用前景[1-4]。
形状记忆合金被设计成耗能器用于土木工程结构的振动控制是从上世纪90年代初开始的,并且到目前为止,大多数研究主要针对形状记忆合金的超弹性性能展开。
例如,graesser[5]等人提出的用于桥梁结构的2形状记忆合金的发展历史形状记忆合金的形状记忆效应早在1932年就被美国学者olander在aucd合金中发现了，在1948年苏联学者库尔久莫夫等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，在1951年张禄经和t.a.read报道了原子比为1:1的csci型aucd合金在热循环中会反复出现可逆相变，但是都未引起人们足够的注意。
形状记忆合金是一种新型功能材料，1963年成为一个独立的学科分支。
当时，美国海军武器实验室W.J.Buehler博士领导的研究团队发现，由于温度不同，镍钛合金的工作性能有显著差异，这表明合金的声学阻尼性能与温度有关，通过进一步研究，研究发现，原子比接近等的Ni-Ti合金具有良好的形状记忆效应，并报道了X射线衍射的研究结果。
后来，镍钛合金作为商品进入市场，原子比几乎相等的镍钛合金商品被命名为镍钛诺。
建筑工程中的新型抗震材料应用
建筑工程中的新型抗震材料应用近年来，随着科技的发展和人们对建筑安全性的要求提高，新型抗震材料在建筑工程中的应用逐渐成为一个热门话题。
抗震材料是指能够在地震发生时减少地震破坏对建筑结构造成的影响的一类材料。
本文将就建筑工程中的新型抗震材料应用进行探讨。
一、钢筋混凝土结构中的纤维增强材料纤维增强材料是一种在钢筋混凝土结构中广泛应用的新型抗震材料。
它通过将合适的纤维材料掺入混凝土中，改善了混凝土的抗拉强度和韧性，从而提高了钢筋混凝土结构的抗震性能。
常见的纤维增强材料有钢纤维、碳纤维和玻璃纤维等。
这些纤维增强材料具有较高的强度和延伸性，能够有效地阻止裂缝的发展，减缓地震力对结构的破坏。
二、轻质隔震材料在高层建筑中的应用轻质隔震材料是一种在高层建筑中广泛使用的新型抗震材料。
它的主要特点是密度较低，能够在地震发生时有效减少地震对建筑结构的影响。
与传统的建筑材料相比，轻质隔震材料具有更好的抗震性能和吸能能力。
此外，轻质隔震材料还可以减少建筑物的自重，降低地震时产生的地震力，从而进一步提高建筑物的抗震能力。
三、形状记忆合金在地震减震中的应用形状记忆合金是一种应用广泛且效果显著的新型抗震材料。
它具有形状记忆性能，可以根据温度和应力的变化改变其形状。
在地震发生时，形状记忆合金可以通过改变其形状来吸收地震能量，从而保护建筑结构免受地震破坏。
此外，形状记忆合金还可以恢复其初始形状，使其能够多次使用，提高了抗震材料的经济性和可持续性。
四、纳米材料在抗震材料中的应用纳米材料是一种具有特殊性质的新型材料，在抗震材料中的应用正在得到越来越多的关注。
由于其独特的结构和性能，纳米材料具有较高的强度和韧性，能够显著提高抗震材料的抗震性能。
此外，纳米材料还可以调控材料的微观结构和物理性能，进一步提高抗震材料的功能和效果。
综上所述，建筑工程中的新型抗震材料应用是一个重要的研究领域。
通过对纤维增强材料、轻质隔震材料、形状记忆合金和纳米材料等新型抗震材料的应用，可以提高建筑结构的抗震性能，保护人们的生命财产安全。
形状记忆合金在建筑工程方面的应用工艺
摘要 ： 将形状记忆合金设计 成管道接头 、 销钉 紧固件 、 暖式暖气单 向控温 阀等 ， 水 然后 进行形 状记 忆处理 。根 据
形 状 记忆 合 金 件 的 形状 进 行 变 形 ， 变 形 后 的 形 状 记 忆 合 金件 与 被 连 接 件 进 行 连 接 。之 后 ， 着 外 部 热 源 对 合 将 随
文章 编 号 ：６ ３— ６４ ２ ０ ）４— ３ ９—０ １７ ７ ４ （０ ８ ｏ ０ ６ ５
形 状 记 忆 合 金 在 建 筑 工 程 方 面 的 应 用 工 艺
王 建 平 王 淑 华 ，
（． １ 山东 商 业 职业 技术 学 院 工 程 技 术 系 ，山东 济 南 ２０ ０ ； ． ５ １３ ２ 山东 建 筑 大 学 机 电工 程 学 院 ，山东 济 南 ２００ ） ５ １１
金 的加热 ， 当温度达到合金 的 Ａ 点 后 ， 变形后 的形 状记忆合金件便 可 自动恢 复原来 的形状 或尺 寸 ， 被连接 件 将
紧 同在 一 起 或 指定 动 作 。 关键 词 ： 状 记 忆 合金 ； 筑 零 件 ； 用 形 建 应
中 图分 类 号 ：Ｇ ３ ． Ｔ １９ ６ 文献标识码 ： Ａ
程 方面 正逐 步得 以应用 。
应 。不 同 的形状 记忆 合金 材料 形状 记忆 特性 和 其他 性 能也 各不相 同。 自从 合 金 的形状 记忆 效应 被 发现
以后 ， 应 用 及 开 发 速 度 也 开 始 大 大 加 快 。早 在 其
ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｌｃ ｏ ｉ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｈ ｎ ｏ ｇＪａ ｚ ｕＵ ｉ ｒ ｔ ， ｉａ ５ １ １ ｈｎ ） ｈ ｎｃ ｄＥ ｅ ｔ ｎｃ ｎ ｉ ｅｉ ，Ｓ ａ ｄ ｎ ｉ ｈ ｎｖ ｓ ｙ Ｊ ｎ２ ０ ０ ，Ｃ ｉａ ａａ ｒ ｎ ｎ ｎ ｅｉ ｎ
NiTi形状记忆合金的功能特性及其应用发展
第 2 期第 60-77 页材料工程Vol.52Feb. 2024Journal of Materials EngineeringNo.2pp.60-77第 52 卷2024 年 2 月NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展Functional properties of NiTi shape memory alloys and their application development杨超1*，廖雨欣1，卢海洲1，2，颜安1，蔡潍锶1，李鹏旭1（1 华南理工大学 国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广州 510640；2 广东技术师范大学 机电学院， 广州 510665）YANG Chao 1*，LIAO Yuxin 1，LU Haizhou 1，2，YAN An 1，CAI Weisi 1，LI Pengxu 1（1 National Engineering Research Center of Near -Net -Shape Forming forMetallic Materials ，South China University of Technology ，Guangzhou510640，China ；2 School of Mechatronic Engineering ，GuangdongPolytechnic Normal University ，Guangzhou 510665，China ）摘要：NiTi 形状记忆合金（shape memory alloys ， SMAs ）作为一种智能材料，具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性，被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。
其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状，且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。
形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变，根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。
SMA在土木工程中的应用研究综述
SMA在土木工程中的应用研究综述发表时间：2020-12-08T10:40:40.573Z 来源：《基层建设》2020年第23期作者：李东翰[导读] 摘要：形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）作为一种新型的功能材料，受到土木工程界的广泛关注。
中国铁路通信信号上海工程局集团有限公司青岛分公司山东青岛 266000摘要：形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）作为一种新型的功能材料，受到土木工程界的广泛关注。
本文综述了近十几年来SMA在土木工程中的应用，分别对耗能阻尼器、耗能支撑系统和梁柱节点进行了总结和归纳。
指出存在的问题和今后的发展方向。
关键字：形状记忆合金（SMA）；土木工程；应用1 引言形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称SMA）是一种新型的功能性材料，具有独特的阻尼性能、形状记忆效应和超弹性效应。
国内外的很多学者对SMA在土木工程中的应用进行了大量的理论和实验研究，并取得了一定成果。
本文对SMA在土木工程中的应用进行了综述，并对今后的研究进行展望。
2 SMA材料的特点当SMA的温度高于奥氏体相变完成温度时，若加载应力超过弹性极限应力后继续加载SMA发生变形，此时，若卸载则SMA产生马氏体逆相变而恢复到奥氏体相状态，SMA变形将回复到初始状态。
此为SMA的超弹性效应。
SMA材料在马氏体状态下发生变形，经过加热升温至完全奥氏体状态时，材料恢复到变形前的形状。
这种特性为SMA的形状记忆效应。
另外，SMA还有高阻尼性能、滞后性能、高耐久性和抗疲劳性能等优良特性。
3 SMA在土木工程中的应用自上个世纪90年代初Graesser[1]等将SMA引入结构振动控制并进行相关研究以来，不少国内外学者对SMA在土木工程中的应用研究也陆续展开。
例如Indirli[2]采用SMA对1996年经历了4.5级地震的意大利San Giorgio教堂进行了修复。
形状记忆合金及其应用
形状记忆合金及其应用、何为形状记忆合金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( Shape Memory Alloy ，SMA )。
这种能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应( Shape Memory Effect ，SME )。
二、形状记忆合金的分类SMA 的形状记忆效应源于热弹性马氏体相变，这种马氏体一旦形成，就会随着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。
在SMA 中，马氏体相变不仅由温度引起，也可以由应力引起，这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变，且相变温度同应力呈线性关系。
按照记忆效应不同，可分为三类：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。
三、形状记忆合金的物理模型虽然早在上个世纪30 年代，人们就发现了一些合金的形状记忆效应，但是直到70 年代Muller 等人提出SMA 材料的本构关系模型以来，有关形状记忆合金的机理和本构模型的研究才取得了一定的进展[1]。
SMA 的模型可大致分为两类：微观热力学模型、宏观现象学模型。
微观热力学模型有助于了解材料宏观特性的微观机理，揭示SMA 的物理本质。
微观热力学模型主要有从相界运动的动力学角度给出的本构模型和以能量耗散理论为依据的细观力学模型[2,3]。
形状记忆合金在建筑领域中的应用
Ｓ ＭＡ的阻尼可 以达到 １ ０—１ 量级 ， 阻尼随振动频率的增大 而
当频率高于某一 临界值 时 ， 其阻尼较小 且趋 于稳定 ， 在 的 合金具 有优 良的形状 记忆功 能 ， 并研制 成具 有实 用价值 显著减小 ， 定范 围内， 阻尼随振幅 和预应力 的增大 而增 大。Ｌｕ等 的研究 ｉ 的形状记忆 合金后 ， 才引起 了人们 对 这一领 域的研 究兴趣 ， 形 对
形 状 记 忆 合 金 在 建 筑 领 域 中 的 应 用
崔 海 宁
摘 要： 介绍 了形状 记忆合金 的基本概念及特 性， 形状记 忆合金在建筑领域 的实际应用现状进行 了介绍。 出了形状 对 提 记忆合金应用方面 需要解决 的问题 ， 对形状记忆合金未来在建筑领域 的应用进行 了展望。 关键词 ： 形状记忆合金 ， 形状记忆效 应， 超弹性
而类 橡皮弹性 是由马氏体的重取 向引起 的。 应（ ｈｐ ｍ ｏ ｆ ｃ，ＭＥ 。形 状记忆 效应 是 ２ Ｓ ａｅＭｅ ｒ Ｅ ｆ ｔＳ ） ｙ ｅ ０世纪 ３ ０年 变引起 的， １ ４ 阻 尼 性 能 ． 代美国 的 Ｇ ｅｉｇｒ ｒｎｎｅｈ和 Ｍｏｒｄａ ｏａｉ ｎ最早 发现的 ， 但这些 现象并 没 引起人们足够的重视 ， 到 １６ 直 ９ ３年 ，ｕ ｈ ｒ Ｂ ｅ／ 等人发 现了等原 子 比 ｅ
在较 高的温度下 ，ＭＡ仍能保 持较 大的刚度 ， Ｓ 这也是 它与其他 普 通金 属材 料不同的地方 。
１ 形 状记 忆合 金的 特性
１ １ 形状 记 忆效应 （ № ） ． Ｓ
形状记忆合金在 低温 环境处 于奥 氏体状 态时 受应力作 用下 发生相变转变 为马氏体状 态 ， 发生一 定限度 的变形 ， 加热并 并 经 超过 马氏体 相变 消失 温度 后 ， 材料 能恢 复到变 形前 的形状 与体 积 。由于材 料的成分 不 同， 形状记 忆效 应分 为单 程 、 双程和全程
建筑结构设计中的创新技术有哪些
建筑结构设计中的创新技术有哪些在当今建筑领域，创新技术的不断涌现为建筑结构设计带来了前所未有的变革。
这些创新技术不仅提升了建筑的安全性、稳定性和耐久性，还为建筑赋予了独特的形态和功能，满足了人们对于高品质建筑的需求。
一、新型建筑材料的应用1、高性能混凝土高性能混凝土具有高强度、高耐久性和良好的工作性能。
它通过优化配合比，使用优质的原材料和外加剂，显著提高了混凝土的抗压、抗拉强度和抗渗性能。
这使得建筑物能够承受更大的荷载，减少构件尺寸，增加使用空间，同时延长建筑物的使用寿命。
2、纤维增强复合材料纤维增强复合材料（FRP）由纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）和树脂基体组成，具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点。
在建筑结构中，FRP 可用于加固混凝土构件，提高其承载能力和抗震性能；也可用于制作新型的结构构件，如梁、柱等，减轻结构自重，提高结构的跨越能力。
3、形状记忆合金形状记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性性能。
在建筑结构中，可用于制作阻尼器，在地震等外力作用下吸收能量，减小结构的振动，提高结构的抗震性能。
二、结构体系的创新1、大跨度空间结构大跨度空间结构如网架、网壳、悬索结构等，能够实现较大的覆盖空间，满足体育场馆、会展中心等大型公共建筑的需求。
这些结构体系通过合理的受力分析和优化设计，充分发挥材料的性能，创造出宏伟而独特的建筑形态。
2、可开合结构可开合结构能够根据使用需求改变建筑的形态和空间，如可开合屋顶、可移动墙体等。
这种结构形式增加了建筑的灵活性和适应性，为不同的活动和功能提供了多样化的空间。
3、仿生结构仿生结构借鉴自然界生物的形态和结构原理，如蜂巢结构、叶脉结构等，设计出具有高效力学性能的建筑结构。
仿生结构不仅具有良好的受力性能，还展现了独特的美学价值。
三、数字化设计技术1、建筑信息模型（BIM）BIM 技术是一种基于数字化模型的协同设计方法。
它整合了建筑结构的几何信息、物理性能、施工过程等多方面的数据，实现了设计、施工和运维阶段的信息共享和协同工作。
形状记忆合金的应用现状与发展趋势
总的来说，形状记忆合金的独特性质和广泛的应用前景使得它们成为未来科 技发展的重要方向之一。随着新的科研成果和技术进步的出现，我们可以期待在 未来看到更多的创新和应用。
谢谢观看
一、形状记忆合金的基本特性
形状记忆合金的主要成分是钛、锆或镍，它们在微观结构上具有两个不同的 晶体结构，称为母相和马氏体。在较低的温度下，材料处于母相，此时对其进行 塑性变形，然后在较高的温度下进行加热，使其发生马氏体转变，此时材料恢复 到其原始形状。
二、形状记忆合金的应用
1、医疗领域：在医疗领域，形状记忆合金被广泛应用于矫形外科和口腔科。 例如，利用其形状记忆特性，可以制造出用于治疗骨折的固定器和用于牙齿矫正 的弓丝。此外，形状记忆合金还被用于药物载体和生物医学传感器。
二、形状记忆合金的应用优势
1、高温、高压下的稳定性
形状记忆合金具有优异的高温、高压下的稳定性，能够在极端环境下保持稳 定的性能。这一特点使得形状记忆合金在高温、高压环境下具有广泛的应用前景， 如在航空航天、石油化工等领域。
2、机械性能
形状记忆合金具有优异的机械性能，如高强度、高硬度、良好的耐磨性和抗 疲劳性等。这些特点使得形状记忆合金在承受大的力学作用时仍能保持优异的性 能，为各种领域的应用提供了强有力的保障。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，智能化应用将逐渐普及。形状记忆 合金作为一种具有智能响应特性的材料，将在智能化应用中发挥重要作用。研究 人员将致力于研究如何将形状记忆合金与传感器、执行器等相结合，实现智能化 控制和应用。
4、多领域交叉合作
随着形状记忆合金在各个领域的广泛应用，多领域交叉合作将成为未来发展 的重要趋势。研究人员将来自不同领域的研究人员和工程师进行合作交流，共同 推动形状记忆合金在不同领域的应用研究和发展。
形状记忆合金在土木工程领域的工程应用
形状记忆合金在土木工程领域的工程应用《形状记忆合金在土木工程领域的工程应用》我有一个朋友叫小李，他是个建筑迷。
每次我们走在街上，他的眼睛就像扫描仪一样，不停地打量着周围的高楼大厦。
有一次，我们路过一个正在建设的大型商业中心，那里一片繁忙景象，建筑工人像勤劳的小蜜蜂一样忙碌着。
小李站在那儿，眼睛放光，开始滔滔不绝地跟我讲起土木工程的各种神奇之处。
我听着有些迷糊，就打趣他：“你说的这些，就像外星语言一样，我可搞不懂。
”他笑着说：“你看啊，这每一个建筑就像一个巨大的生命体，从设计到建成，要用到各种各样的材料和技术，就像人体需要不同的器官和细胞一样。
”这时候，我突然看到一些奇特的材料被运进工地，就好奇地问：“那些是什么呀？看起来很特别呢。
”小李兴奋地告诉我：“那可能就是形状记忆合金，这可是土木工程领域的‘魔法材料’哦。
”我一脸疑惑：“形状记忆合金？这名字听起来就很科幻，像电影里才有的东西呢。
”小李耐心地解释起来：“形状记忆合金就像一个有记忆的小机器人。
你把它弄成一种形状，然后改变它，只要给它一点‘刺激’，比如加热或者通电，它就能恢复到原来的形状。
你想啊，在建筑里，这多有用啊。
”比如说，在桥梁建设中，形状记忆合金就像一个默默守护的小卫士。
桥梁在使用过程中，由于车辆的重量、温度的变化等因素，可能会出现一些微小的变形。
如果使用形状记忆合金制成的部件，当桥梁发生变形时，这些合金部件就可以通过自身的形状恢复能力，产生一个反向的力，就像一双无形的手，把桥梁拉回原来的状态。
这可比传统的修复方法要高效得多，就好像给桥梁穿上了一件能自动修复的铠甲。
在建筑的抗震方面，形状记忆合金更是大显身手。
地震就像一个恶魔，无情地摇晃着建筑物。
传统的建筑结构在地震面前可能会变得脆弱不堪。
但是，如果在建筑结构中加入形状记忆合金，那可就不一样了。
形状记忆合金就像一个超级弹性的弹簧，当地震发生时，它可以吸收大量的能量，然后又迅速恢复到原来的状态。
装配式建筑施工中的新材料应用有哪些
装配式建筑施工中的新材料应用有哪些在建筑行业不断发展的今天，装配式建筑作为一种高效、环保、节能的建筑方式，正逐渐成为主流。
而在装配式建筑施工中，新材料的应用起到了至关重要的作用，不仅提升了建筑的质量和性能，还为建筑行业带来了新的发展机遇。
接下来，让我们一起探讨一下装配式建筑施工中的新材料应用。
一、保温隔热材料在装配式建筑中，保温隔热材料的应用对于提高建筑的能源效率至关重要。
常见的保温隔热材料如聚苯乙烯泡沫板（EPS）、挤塑聚苯乙烯泡沫板（XPS）和聚氨酯泡沫板（PU）等，具有优异的保温性能和低导热系数。
EPS 板质轻、价廉，但抗压强度相对较低。
XPS 板则具有更高的抗压强度和更好的防潮性能，适用于地面和地下等潮湿环境。
PU 泡沫板的保温性能极佳，但价格相对较高。
此外，真空绝热板（VIP）是一种新型的高效保温材料。
它通过抽真空的方式极大地降低了热传导，其保温性能是传统保温材料的数倍。
在装配式建筑中，VIP 可以用于外墙、屋顶等部位，显著减少建筑的能量损失。
气凝胶保温材料也是近年来备受关注的新材料。
它具有极低的导热系数、良好的防火性能和疏水性。
尽管价格较高，但在对保温要求极高的装配式建筑中，如高端住宅和商业建筑，气凝胶有着广阔的应用前景。
二、轻质高强材料为了减轻装配式建筑构件的重量，同时保证其强度和稳定性，轻质高强材料得到了广泛应用。
高强混凝土就是其中之一。
它具有比普通混凝土更高的抗压强度，可以减小构件的尺寸和重量，同时提高建筑的承载能力。
纤维增强复合材料（FRP）也是一种轻质高强的新型材料。
FRP 由纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）和树脂基体组成，具有极高的强度和耐腐蚀性。
在装配式建筑中，FRP 可用于加固构件、制作预制梁和柱等，能够有效地提高结构的性能和耐久性。
铝合金材料由于其轻质、耐腐蚀和良好的加工性能，在装配式建筑的门窗、幕墙和装饰构件中得到了应用。
与传统的钢材相比，铝合金能够减轻建筑的自重，同时提供美观的外观效果。
形状记忆合金在建筑项目上的具体应用场景
形状记忆合金在建筑项目上的具体应用场景形状记忆合金，这个名字一听就有点儿让人摸不着头脑，但你要是不知道它到底啥意思，可能就错过了一个改变建筑行业的“大杀器”！想象一下吧，有一块材料，它看起来普通得很，谁也不会觉得它能做啥惊天动地的事儿，可是当它受热或者受力时，竟然能恢复到它原本的形状。
这就像是你小时候弄坏了玩具车，结果用热水一泡，它自己就变回原样了，神奇吧？这种材料被叫做“形状记忆合金”，它可不只是用来做玩具的，建筑上可有大用处了，真的是能让人眼前一亮！你想想，现在建筑物设计越来越复杂，结构越来越大，安全性和稳定性要求也越来越高，传统的建筑材料有时候真是忙不过来。
可形状记忆合金一出场，就像是打开了一扇新世界的大门。
形状记忆合金在建筑中的应用，最直接的一个好处，就是它的“自动修复”能力。
说白了，就是当建筑物的某些部分受到了压力、扭曲或者变形时，这种材料能够自己恢复到原本的形态。
比如说，你家的窗户框架或者门框，在长时间的使用过程中，可能会因为温差或者力的作用发生变形。
传统材料可能会出现裂痕、扭曲，甚至掉落，可形状记忆合金材料可就不怕这些，嘿，它就像是自带“修复功能”的小超人，变形了也能自己归位，恢复到最初的模样。
不仅能延长建筑的寿命，还能省去不少维修和更换的麻烦，简直是省时省力！再说了，这种材料可不单单是能自我修复那么简单，它在建筑中的应用，能够让设计师们的创意飞得更远。
你想啊，形状记忆合金的特性就是可以根据外界的温度、压力变化来改变形态。
这就给了建筑设计师一个很大的自由度。
你不一定非得拘泥于那种固定的死板设计了，嘿，你可以设计出一些动态的、能根据外部环境自动调节形态的建筑元素。
想象一下，建筑外立面在白天和夜晚可以呈现不同的样貌，或者是楼顶的遮阳板能根据太阳的角度自动展开或收起，利用自然环境的变化来实现节能减排，环保又实用。
要是放在以前，这种设计根本就只能是“空想”，但现在，形状记忆合金的应用让这种梦想变成了现实，简直是太酷了！哦对了，除了能让建筑物更具动态美感，形状记忆合金还能带来更强的抗震能力。
形状记忆镍钛合金的应用
形状记忆镍钛合金的应用1.引言1.1 概述形状记忆镍钛合金是一种具有特殊性能的材料，它能够在受到外界刺激时发生形状变化并在去除刺激后恢复原状。
这种合金以其独特的形状记忆效应而得名。
形状记忆镍钛合金具有可以记忆两种不同形状的能力，即"正相变形"和"逆相变形"，这使得它在多个领域具有广泛的应用前景。
在医疗领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造医疗器械和植入物，如支架、夹具、心脏起搏器等。
它们具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，可以适应人体的变化并提供有效的治疗。
在航空航天领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造航天器和飞机的零部件。
它们可以在极端的温度和压力下保持结构的稳定性，并具有减轻重量和提高安全性的优势。
在汽车工业领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造汽车零部件，如刹车片、引擎部件等。
它们可以在高温和高速条件下提供可靠的性能，并具有耐磨损和耐腐蚀的特点。
在建筑领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造具有自适应功能的建筑结构，如自动调节温度和光线的窗户、门等。
它们可以根据外部环境的变化自动调整形状，提高建筑物的舒适性和节能性。
在电子领域，形状记忆镍钛合金可以用于制造电子元件和传感器。
它们可以根据电磁场、温度和应力等因素的变化精确控制形状和尺寸，提供更高的性能和可靠性。
总之，形状记忆镍钛合金的应用领域非常广泛，具有巨大的发展潜力。
随着科学技术的不断进步和创新，对其应用的研究和开发将会越来越深入，为各行各业带来更多的创新和突破。
1.2 文章结构本文将围绕形状记忆镍钛合金的应用展开，主要内容分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分概述了文章的主题以及形状记忆镍钛合金的基本概念，介绍了本文的结构和目的。
正文部分主要包括以下几个方面的内容：2.1 形状记忆镍钛合金的定义和特性：详细介绍形状记忆镍钛合金的定义和特点，包括它的形状记忆效应、超弹性等性质，以及其在不同温度和应力条件下的行为。
2.2 形状记忆镍钛合金在医疗领域的应用：探讨形状记忆镍钛合金在医疗器械、植入物等方面的应用，如支架、矫正器、闭合器等，以及它的优势和局限性。
建筑的新材料应用
建筑的新材料应用在当今建筑领域，新材料的应用正以前所未有的速度改变着我们的生活环境和建筑形态。
从更加环保的可持续材料到具有高性能的智能材料，这些创新不仅提升了建筑的质量和功能，还为建筑设计带来了更多的可能性。
过去，建筑材料的选择相对有限，主要集中在传统的木材、石材、砖块和混凝土等。
然而，随着科技的不断进步和人们对建筑性能要求的提高，新型材料开始逐渐崭露头角。
环保可持续材料是当下建筑新材料中的一个重要类别。
例如，竹子作为一种快速生长的可再生资源，其强度和韧性都相当出色，被越来越多地应用于建筑结构和装饰中。
竹制建筑不仅具有独特的美学价值，还能减少对森林木材的依赖，降低建筑对环境的影响。
另一种备受关注的环保材料是再生钢材。
通过回收和再加工废旧钢材，可以生产出高质量的建筑用钢，减少了对原生矿石的开采和能源消耗。
而且，再生钢材的性能并不逊色于新钢材，在许多建筑项目中都能发挥重要作用。
高性能的绝缘材料也在建筑节能方面发挥着关键作用。
新型的真空绝热板具有出色的保温性能，其厚度远远小于传统的保温材料，却能达到更好的保温效果。
这意味着在建筑设计中，可以节省更多的空间，同时降低能源消耗，为建筑的长期运行成本节省开支。
智能材料的出现则为建筑带来了更多的智能化功能。
形状记忆合金就是其中的一种，它能够在特定条件下恢复到预设的形状。
这一特性可以应用于建筑结构的抗震设计中，当遭遇地震时，形状记忆合金能够自动调整结构形态，增强建筑的抗震能力。
还有一些自修复材料，能够在材料出现微小裂缝或损伤时自动进行修复，延长建筑的使用寿命。
比如某些聚合物材料，当内部出现裂缝时，会释放出修复剂填充裂缝，从而保持材料的完整性和性能。
在建筑外立面的应用上，新型的玻璃材料也带来了巨大的变革。
电致变色玻璃可以根据外界光线和温度的变化自动调整透光率，既能有效地控制室内的光照和温度，又能减少空调和照明的能耗。
而纳米材料的应用更是为建筑带来了诸多优势。
纳米涂料具有超强的耐腐蚀性和耐磨性，可以保护建筑表面免受恶劣环境的侵蚀。
建筑施工中的智能化技术应用有哪些
建筑施工中的智能化技术应用有哪些在当今科技飞速发展的时代，建筑施工领域也迎来了智能化技术的革新。
这些智能化技术的应用，不仅提高了施工效率和质量，还降低了成本和风险，为建筑行业带来了前所未有的变革。
一、BIM 技术（建筑信息模型）BIM 技术可以说是建筑施工智能化的核心之一。
它通过创建一个包含建筑项目全生命周期信息的三维数字模型，实现了从设计、施工到运营维护的全过程数字化管理。
在设计阶段，设计师可以利用 BIM 技术进行更直观的方案设计和优化，提前发现并解决潜在的问题。
例如，通过对建筑结构、管道布局等进行模拟分析，可以避免在施工过程中出现碰撞和冲突。
在施工阶段，施工人员可以基于 BIM 模型进行施工进度模拟和资源调配，制定更合理的施工计划。
同时，BIM 模型还可以与施工现场的监控设备相结合，实现对施工进度和质量的实时监控和管理。
二、智能监控系统智能监控系统在建筑施工中发挥着重要的作用。
通过在施工现场安装各种传感器和摄像头，可以实时采集施工过程中的数据，包括温度、湿度、风速、施工人员的位置和行为等。
这些数据可以传输到中央监控平台，管理人员可以通过电脑或手机随时随地查看施工现场的情况。
一旦发现异常情况，如安全事故隐患、施工质量问题等，可以及时采取措施进行处理。
此外，智能监控系统还可以对施工设备的运行状态进行监测和诊断，提前发现设备故障，进行预防性维护，减少设备停机时间，提高施工效率。
三、无人机技术无人机在建筑施工中的应用越来越广泛。
它可以快速获取施工现场的高清图像和视频，为施工管理人员提供更全面、更直观的现场信息。
在施工前期，无人机可以进行场地勘察和地形测绘，为施工规划提供准确的数据支持。
在施工过程中，无人机可以对施工进度进行定期巡检，对比实际进度与计划进度的差异，及时调整施工策略。
同时，无人机还可以用于建筑物外立面的检查和监测，尤其是对于高层建筑，无人机可以轻松到达人工难以到达的部位，提高检查效率和安全性。
土木工程中的智能材料应用研究
土木工程中的智能材料应用研究在当今科技飞速发展的时代，土木工程领域也迎来了一系列的创新与变革。
其中，智能材料的出现为土木工程的发展注入了新的活力。
智能材料是一种能够感知外部环境的变化，并能够做出相应反应的新型材料。
它们具有自诊断、自适应、自修复等特性，在提高土木工程结构的安全性、耐久性和功能性方面发挥着重要作用。
智能材料在土木工程中的应用范围广泛，其中之一便是在桥梁工程中的应用。
桥梁作为重要的交通基础设施，其安全性和可靠性至关重要。
智能材料如形状记忆合金可以用于桥梁的抗震加固。
形状记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性特性，在地震发生时能够有效地吸收能量，减少桥梁结构的振动和损伤。
此外，光纤传感器可以被嵌入桥梁结构中，实时监测桥梁的应力、应变和温度等参数。
通过对这些监测数据的分析，可以及时发现桥梁结构的潜在问题，为桥梁的维护和管理提供科学依据。
在建筑结构方面，智能材料也有着出色的表现。
例如，电致变色玻璃作为一种智能材料，可以根据外界光线的强弱自动调节玻璃的透明度，从而实现节能和室内采光的优化。
在炎热的夏季，电致变色玻璃可以变得不透明，减少阳光的入射，降低室内温度，减少空调的使用；而在寒冷的冬季，它可以变得透明，增加阳光的入射，提高室内的温暖程度。
另外，智能混凝土也是建筑结构中的一大创新。
智能混凝土中掺入了碳纤维、纳米材料等，使其具有自感知、自修复的能力。
当混凝土结构出现裂缝时，智能混凝土能够自动感知并通过化学反应进行修复，延长建筑结构的使用寿命。
在隧道工程中，智能材料同样发挥着重要作用。
地质雷达是一种常用的无损检测技术，它利用电磁波的反射原理来探测隧道周围的地质情况。
然而，传统的地质雷达在检测精度和效率方面存在一定的局限性。
近年来，基于智能材料的新型传感器逐渐应用于隧道工程的检测中。
这些传感器具有更高的灵敏度和精度，能够更准确地检测隧道衬砌的裂缝、空洞等缺陷，为隧道的安全运营提供保障。
除了上述应用领域，智能材料在土木工程中的防护工程中也展现出了巨大的潜力。
形状记忆合金材料的应用
形状记忆合金材料的性质与应用综述【摘要】形状记忆合金是一种新型功能材料，在各个领域有着广泛的应用。
本文简要介绍了形状记忆合金的特性、应用以及发展前景。
【关键词】形状记忆合金应用发展现状【引言】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。
最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年做出的。
他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。
[3]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Ti-Ni合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了科学界与工业界的重视。
这种新型功能材料目前已广泛用于电子仪器、汽车工业、医疗器械、空间技术和能源开发等领域。
一、形状记忆合金的分类1、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。
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。
二、形状记忆合金的特性1、形状记忆效应：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有的形状，似乎对以前的形状保持记忆，这种效应称为形状记忆效应。
2、超弹性：在高于A f点、低于M d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,这种现象称为超弹性。
3、高阻尼特性：形状记忆合金在低于Ms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、冲击等外来的机械能，因此阻尼特性特别好。
形状记忆合金及其在建筑工程中的应用
变形 ， 热 时 恢 复 高 温 相 形 状 ， 却 时 不 恢 应 力 除 去 后 变 形 也 随 之 消 失 ．这种 不通 过 加 冷
ｌＱ ６ ＡＭ 条 件 下 分 别 取 得 了 ｌ．ｄ １ｄ 用 性 的 探 索 。 ２５ Ｂ、０ Ｂ
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１６ ９ ４年 美 国 Ｂ ｅ ｌ 等人 在 Ｎ 合 金 中发 于 马 氏 体状 态 时 。若 进 行 一 定 限 度 的 塑 性 应。 ｕｈｅ ｒ ｉ ③全程形状记忆效应。 加热时恢 复高温
现 形 状 记 忆 效 应 后 。Ｍ 由 于 在 军 事 、 Ｓ Ａ 航 变 形 ， 在 随 后 的加 热 过 程 中 ， 温 度 超 过 相 形 状 。冷 却 时变 为形 状 相 同 而取 向相 反 则 当
若 干 问题 。
关 键 词 形状 记 忆 合金 中图 分类 号 ＴＢ ８ｌ ３
形 状记 忆 效 应 超 弹性 效应 文 献标 识码 Ａ
形 状 记忆 现 象 是 指 具 有 某 物 体 从 其 初 始 形 状 经 过 形 变并 定 型后 ，在 特 定 的 外 部
形状 记忆 合金 的主要 特性
工 程 中已 得 到 了有 效 的 应 用 。
一
１ ． 超 弹 性效 应 ２
般 来 讲 。Ｍ 的形 状 记 忆 效 应 大 致 ＳＡ
超 弹性 效 应 是 指 在 马 氏体 逆 相 变 终 了
渐 被 运 用 起来 。到 ２ 世 纪 初 ，ＭＡ在 建 筑 分为三类。 不可逆形状记忆效应 。 ｌ Ｓ ① 经受力 温 度 以 上 对 形 状 记 忆 合 金 材 料 进 行 拉 伸 ，
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形状记忆合金及其在建筑工程中的应用
新型材料—形状记忆合金阻尼器(SMA)的减振技术和工程应用
器（SMA）的减振技术和工程应用
1.前言
形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称 SMAs)是一种具有多种特殊力学性能的新型功能 材料,利用形状记忆合金超弹性效应 (Superelastic Effect,简称SE)设计的被动耗能器 不其他的金属耗能器相比,具有耐久性和耐腐蚀性 能好、使用期限长、允许大变形并且变形可回复 等一系列优点,因此在结构振动控制领域具有很好 的应用前景，被人们称为“跨二十世纪的理想材 料”。
图3为简化的形状记忆合金(SMA)超弹性 相变模型图。
由图可看到理想的形状 记忆合金(SMA)超弹性 相变过程： B点以前的变形是由母 相的弹性变形引起的； 从B点到C点的应变增 量是由于应力诱収的马 氏体相变所致；
图3 简化的SMA超弹性本构关系
在C点，试样中的奥 氏体几乎已经全部转 变为马氏体单晶，所 以从C点到D点的变形 原则上是由马氏体相 的弹性变形所引起的；
(2)将常温下为奥氏体状态的形状记忆合金制成各 种耗能器 ；
(3)使用一个简单的恒温控制器将奥氏体状态下的形 状记忆合金的温度控制在某一特定的温度上并使其产 生一定的预应变 ；
(4)将常温下为奥氏体状态的形状记忆合金与结构的 离散点相联接 ； (5)利用形状记忆合金制成被动耗能器；
(6)在常温下将形状记忆合金丝预加载至弹性极限附 近，然后随同其他建筑材料一同植入基材内。
6.2剪刀型SMA耗能器构造及工作原理
拉伸型SMA耗能器
图5 剪力型SMA耗能器
(1)该耗能器由两块可移动挡板、两块固定挡板、 固定转轴、一根或多根NiTi丝及一块与结构斜撑 相连的活动钢板组成。
(2)该种耗能器的工作原理类似一把“剪刀”。两 块可动挡板通过固定转轴联结,组成两个“剪刀 臂”。在固定转轴的一侧,两个“剪刀臂”由一根 NiTi丝联结。
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在土木工程领域 ,可将常温下为马氏体状态 的形状记忆合金与其它材料复合 ,形成高阻尼的 防振材料和消声材料 ,达到减振降噪的作用 。 2. 4 电阻特性
吴小东等[12 ]研究表明 ,对于初始组织为马氏 体的 Ni2Ti 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 Ni2Ti 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2应 变关系保持线性关系 。
兴起 ,又将形状记忆合金的应用推向了更广泛的领 到的成果 。但是 ,由于研究条件的限制 ,在 SMA
域 。迄今为止 ,已生产的 10 多个系列 50 多个品种 的基础理论和材料科学研究方面 ,我国与国际先
的 SMA 已广泛应用于电子 、机械 、能源 、医疗 、航空 进水平尚有一定差距 ,尤其是在 SMA 产业化和
摘 要 :概述了形状记忆合金的发展历史和基本性能 ,对形状记忆合金在建筑工程领域中的应用现状进行了介 绍 ,最后对形状记忆合金材料及其在建筑工程中的应用进行了展望 。 关键词 :形状记忆合金 ;发展现状 ;性能 ;建筑工程 ;应用 中图分类号 : TU 528 文献标识码 :B
形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊 功能材料 ,广泛用于各个领域 ,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 , 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 。该合金由于具有 形状记忆效应 、超弹性效应 、弹性模量温度变化特 性和阻尼特性 ,应用领域涉及建筑 、电子 、汽车 、航 天 、医疗等领域 ,并且还在不断扩大[1 ] 。
0. 8
-
N = 107 次
0. 5
0. 5
0. 5
-
上限加热温度 (1h) / ℃
400
160～200
300
-
最大伪弹性应变 (单晶) / %
10
10
10
-
最大伪弹性应变 (多晶) / 复应力/ MPa
400
200
-
190
2 形状记忆合金的性能及其机理
2. 1 形状记忆效应 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 , SM E) 。形状记忆效应使得形状记忆合金可任意 变形 ,但当加热或通电后 ,它就会回复本来的形 状 ,像拥有记忆一般 。
从形状记忆效应机理上看 ,记忆材料的形状 记忆效应是通过马氏体相变而完成的 ,也就是热 弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相 进行可逆转变的结果 。但这种转变是有条件的 , 以合金为例 ,其条件必须是 :马氏体相变是热弹性 的 ;母体与马氏体相呈现有序点阵结构 ;马氏体内 部是孪晶变形的 ;相变时在晶体学上具有完全可 逆性 。其中形状记忆时晶体结构变化的模型如图 1 所示 。形状记忆效应历程如图 2 所示[7 ,8 ] 。
值得指出的是 ,形状记忆合金的超弹性效应 只能在 A f 以上的某一温度范围内出现 ,在此范 围之外 ,超弹性性能将受到影响 ,这对使用该效应 的环境温度有一定要求[9 ] 。 2. 3 阻尼特性
图 4 超弹性效应示意图
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 。马氏体 相变过程中 ,由于马氏体的成核与生长 ,对振动能 的吸收逐渐增加 ,内耗峰的大小与振动一周内形 成马氏体量的多少成正比 。在马氏体相中由于形 成了各种界面及界面的运动 ,其阻尼比母相 (奥氏 体状态) 的大得多 ,耗散因子可高达 10 - 1数量级 , 而普通金属如钢和铝的耗散因子大约只有 01005 左右 。所有研究结果表明 ,当形状记忆合金处于 母相状态时 ,其阻尼最小 ;当处于母相和马氏体相 混合状态时 ,阻尼最大 ;在完全马氏体状态时 ,也 具有较好的阻尼[11 ] 。
·42 ·
材 料 开 发 与 应 用 2007 年 6 月
图 2 形状记忆效应历程
心立方结构 ,原子间的距离回复到受力前的样子 , 合金便变回原状 。
图 3 Ni2Ti 记忆合金的原子模型
2. 2 超弹性效应 在高于马氏体逆相变终了温度 A f 条件下 ,
展开研究 ,起步较晚 ,但起点较高 ,在材料冶金学 形状记忆合金和铁基系列形状记合金 。其主要的
方面 ,特别是实用形状记忆合金的炼制水平已得 形状记忆性能如表 1 所示[1 ] 。
表 1 不同材料的形状记忆性能
性能 晶粒大小/μm
Ni2Ti 1～10
Ca2Zn2Al 50～100
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材 料 开 发 与 应 用 2007 年 6 月
综 述
文章编号 :100321545 (2007) 0320040207
形状记忆合金在建筑工程中的应用
赵可昕1) ,杨永民2)
(1. 华南理工大学机械学院 ,广东 广州 510640 ; 2. 华南理工大学材料学院 ,广东 广州 510640)
收稿日期 :2006211229 作者简介 :赵可昕 ,女 ,1982 年生 ,华南理工大学机械分院研究生 ,主要研究方向为单晶高温合金 、记忆合金 。
第 22 卷第 3 期 赵可昕等 :形状记忆合金在建筑工程中的应用
·41 ·
成为研究热点[5] 。随着智能材料 、智能机构研究的 到国际学术界的认可 ,在应用开发上也有一些独
航天 、汽车 、家电和建筑等各个行业 。
工程应用方面与国外差距较大[6 ] 。
美国 、日本等国家对 SMA 的研究和应用开
目前 ,人们已发现的 SMA 有 50 种 ,根据合
发已较为成熟 ,同时也较早地实现了 SMA 的产 金相组成和相变特征 ,具有较完全形状记忆效应
业化 。我国从上世纪 70 年代末才开始对 SMA 的合金主要分为钛2镍系列形状记忆金 、铜基系列
建筑工程材料是现代社会的基石 ,经历了结 构材料 —复合材料 —功能材料的发展历程 。随着 现代科学技术的不断进步 ,智能建筑材料成为了 材料科学工作者的研究热点 。利用 SMA 对结构 的振动进行控制并在线监测结构内部应力 、温度 、 损伤等情况 ,通过自适应调整 、自修复等方式减轻 结构所遭受的各种危害 ,从而提高结构的安全性 和可靠性 。因此 ,针对桥梁 、建筑 、大跨空间结构 和海洋平台等建筑土木结构 ,研发相应的 SMA 产品成为研究热点 。
Cu2Al2Ni 25～60
Fe2Mn2Si -
转变温度/ ℃
- 50～100
- 200～170 - 200～170
- 20～230
滞后大小/ ℃
30
10～20
20～30
80～100
最大单程形状记忆 ,应变/ %
8
5
6
5
N = 102 次
6
1
1. 2
-
变形次数 N = 105 次
2
0. 8
1 形状记忆合金材料的发展
上世纪 30 年代 ,美国某空军基地为研制一种 耐海水腐蚀的合金而进行样品鉴定时 ,发现了研
究人员烟斗中烟丝燃烧产生的热引起了弯曲着的 镍钛合金片自动伸张开的奇异现象[2 ] 。从那以 后 ,美国和其它国家相继投入研究 ,先后研制出 10 多种记忆合金 。
1938 年 ,美国的 Greningerh 和 Mooradian 在 Cu2Zn 合金中发现了马氏体的热弹性转变 ,随后 , 前苏联的 Kurdiumov 对这种现象进行了研究[3 ] 。 1951 年 ,美国的 Lead 首先在 Au2Cd 、In2Ti 合金中 发现形状记忆效应 ( SM E) ,他利用 Au24715 %Cd 合金的记忆效应制作升降机模型 ,但由于合金元 素价 格 高 且 有 毒 , 最 终 未 能 实 际 应 用 。同 年 , Chang 和 Read 在 Au24715 %Cd 合金中用光学显 微镜观察到马氏体界面随温度变化发生迁动 ,这 是最 早 观 察 到 金 属 形 状 记 忆 效 应 的 报 道[4 ] 。 1969 年美国 Raychem 公司生产 Ti2Ni2Fe 记忆合 金管接头用于 F14 战斗机上的液压管路系统连 接 ,这是 SMA 第一次成功应用 。1970 年 ,美国将 Ti2Ni 记忆合金丝制成宇宙飞船用天线 。这些应 用大大激励了国际上对形状记忆合金的研究与开 发 ,20 世纪 70 年代 ,相继开发出了 Ni2Ti 基 、Cu2 Al2Ni 基和 Cu2Zn2Al 基形状记忆合金 。80 年代 开发出了 Fe2Mn2Si 基 、不锈钢基等铁基形状记忆 合金 。由于其成本低廉 、加工简便而引起材料工作 者的极大兴趣 。从 20 世纪 90 年代至今 ,高温形状 记忆合金 、宽滞后记忆合金以及记忆合金薄膜等已