TiNi形状记忆合金的阻尼特性及应用
TiNi合金形状记忆和超弹性特性的应用
对于外径为 ￣ ０ ｍ的环件 ，其环坯 尺寸为外径 ｂ ０ｍ ９ ９ １ ｍ，内径 ８５ ｍ ２ ｍ １ ，高 １５ ｍ；使用尺寸为外 ｍ １ ｍ 径 ４ ０ ｍ，内径 ２ ０ ｍ，高 １０ ｍ的原始坯料 。 ４ｍ ２ｍ ３ｍ 用有限元方法 ，可以模拟环轧参数变化对材料 内部状态参数 ，如应变 、应变速率及温度变化的影 响。在进行有限元模拟时 ，热成形过程中产生的变 形热对流变应力的作用必须予以考虑。有 限元模拟 结果显示 ，在轧制过程 中，随温度升高，环材形状
小 、等轴或拉长 的 组织 。研究所用轧机 的最大
轧制 力 为 ９ ０ｋ ８ Ｎ，模 具 预热 至 １０ｏ左 右 ，主 轧辊 ５ Ｃ 的角 速度 为 ２ ｍｉ。 ６ｒ ｎ ／
轧制环材时，必须考虑产品的最终 尺寸 以及环 材的表面公差 ，包括不可避免的缺陷（ ２ ４ ｍ 、 约 ． ） ５ｍ 环材 直径 的变 化因素 （ ０１ ｍ） 约 ． ｍ 以及 高度或壁厚
１ 形 状记 忆特性 （ 感器 、驱动 器用 途 ） 传
称为 ＴＮ 合金 ，它是具有形状记忆和超弹性特性 的 ｉｉ
合金 ，已开发 了许多用途 的产品。Ｔ ｉ ｉ 的组成 比稍 Ｎ
作变动 ，其相变温度可在 ０ １０ｏ附近 自由变化 。 ～ ０ Ｃ 而添加相应 的元 素就可 以得到所要求的附加特性 ， 这些添加元素一般为 ｃ ，ｃ ，Ｃ，Ｆ 等。 ｕ ｏ ｒ ｅ 形状记忆特性和超弹性特性实际上仅仅是因组
作为形状记忆效应 的应用 ，考虑到对温度循环
的耐久性 ，几乎都采用圈式弹簧的形状 ，利用 ＴＮ ｉｉ 合金 的温度特性用作温度敏感元件兼驱动件。也就
是 当达到 恢 复弹 簧形 状 的温 度 ，即 相 变 温 度 时 ，敏
钛镍形状记忆合金在阻尼方面的应用发展
和碎石 机 ， 使其声压水 平降 低约 １ ５ ／。 日本 开发 了铁铬 （ Ｃｒ 合 金和铁 铝 Ｆｅ ） 硅 （ Ａ１ ｉ合金等 阻尼合金 ， Ｆｅ Ｓ ） 注册商
标 为 “ ｉ ｎ ａｌ ｙ 和 “ ｅ ｅ ａ 等 ， Ｓ ｌ ｔ ｌｏ ” Ｓ ｒ ｎ ” 主 ｅ
从 而减 低疲劳 危 害。 易受疲 劳破环 对
极 解 决 的 问题 。 限于 篇 幅 ， 期 只 能 刊 登部 分 金 属 功 能 材料 的相 关 内容 ， 望 与 业 内 外人 士 共享 。 本 希 嘞
飘劫料产业 Ｎ ７２ １ 圄一 Ｏ． ０ １ｌ
髑 形状记忆合金
在瓣尼方面的应用发展
■ 文／ 袁忘山 Ｊ 瑾 ｜ ｌ 冯昭伟 王江波 缪 卫东 朱 明 北京有 色金 属研 究总院有研 亿金新材料股份 有限公 司
编 者按 ：
据有 关资料预 测 ， 至 ２ ０ 年地球 上 已经探 明的有色金属 储量 ， 截 ０２ 如果按 现在 的开 采速度计算 ， 可 供开 采的年 限分别为 ： ２ 年 、 １４ 、 ７ 年 。 铜 ２ 铝 ６ 年 镍 ７ 与全球铝 土矿储量相 比我 国铝 土矿资源贫乏 ， 有人预 计 ， ２ １年 前后 ， 到 ０５ 我国铝土 矿资源将基 本枯竭 。 与钨 、 、 锑 稀土并称 为 中国４ 战略资源 的锡 ， ｌ大 大 是 ０ 金属 中最 紧缺 的品种 ， 将在未来几 十年后 陷入严重短缺 的困境 ……
于 制 造 潜艇 、 雷 和 舰 船螺 旋 桨 ， 鱼 并
用， 因此需要 解决 阻尼合 金的 阻尼性
能和力学性 能匹配 问题 。
材料 实现 吸振和 隔振 。 阻尼材 料通 高 常分 为 ２ ： 种是 有机 材料 及其 系 类 一 统， 另一种是金属材料及其系统 。 金属
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。
ni-ti合金中的形状记忆效应
ni-ti合金中的形状记忆效应下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!niti合金中的形状记忆效应导论形状记忆效应是指某些特殊合金在经历了变形后能够通过加热或其他外部刺激重新恢复到其原来的形状的性质。
镍基钛形状记忆合金
镍基钛形状记忆合金
镍基钛形状记忆合金，又称为NiTi合金、Nitinol合金，是一
种具有形状记忆性和超弹性的金属合金。
它主要由镍和钛两种元素组成，其中镍的含量通常为50%至60%。
镍基钛形状记忆合金具有以下特点：
1. 形状记忆性：在适当的温度范围内，该合金可以根据外界温度的变化而恢复其初始形状。
当被加热超过其相变温度时，合金会从形变状态恢复为记忆状态。
2. 超弹性：合金具有非常高的弹性和可塑性，可以在外力作用下发生大幅度的变形，并且在外力解除后能快速恢复原始形状。
3. 耐腐蚀性：镍基钛形状记忆合金具有良好的耐腐蚀性，可以在恶劣环境中长期稳定工作。
4. 高温稳定性：合金在高温环境下依然具有良好的形状记忆性和超弹性，能够承受高温条件下的应力和变形。
由于这些特性，镍基钛形状记忆合金被广泛应用于医疗器械、航空航天、汽车、电子设备等领域。
在医疗领域中，它可以用于制作支架、支撑器、血管弹簧和矫形器等医疗器械。
在航空航天领域中，它可以用于制作航天器的复合材料、连接件和传感器。
在汽车领域中，它可以应用于车身形状记忆材料、刹车系统和导轨等部件。
在电子设备领域中，它可以制作精密弹簧、连接器和微马达等微型元件。
TiNi形状记忆合金
Md>Af>Ap>As>Ms>Mp>Mf
相变点（ASTM F2005-00）
典型TiNi二元合金相变温度（美国SMA提供）
Example Mf Mp Ms As
f 长时间约束时效
方法：
富镍NiTi合金700℃固溶处理 500℃左右长时间约束时效
原理：
500℃左右长时间约束时效，析出Ti3Ni4粒子，使 R相变出现。发生B2→R→B19’相变。降温时发生R相 变和马氏体相变。R相和马氏体相将在Ti3Ni4粒子和B2 相界面处形核，只有某一特定取向的R相或马氏 相形成。出现双程形状记忆效应。
3 形状记忆效应和超弹性比较
联 系：本质都是马氏体
相变和逆相变引起，一 个是温度引起，一个是 应力引起。
区 别：形状记忆效应在
Mf点以下变形；超弹性 在Af点以上变形。
测试方法
1、相变温度测试
方法一：DSC法 F2004—00美国标准
原 理：吸、放热时，测试材料与参照材料的热流差值 标准规定：用于测量54.5—56.5wt%Ni
1、 形状记忆效应(Shape Memory Effet)
(2).双程形状记忆效应（Two-Way SME）
➢ 它对两种不同的形状进行记忆。 ➢ 一种是高温形状，一种是低温形状。 ➢ 通过加热和冷却，材料能够重复地由一种
形状转变为另一种形状。
获得方法
a 在马氏体状态过变形
b 形状记忆循环 C 伪弹性循环 d 结合形状记忆和伪弹性循环
F2082—01 方法：180℃弯曲的半径 不小于10倍丝径（为了 形状完全恢复），缓慢 加热。 优点：可测量超弹性金 属Af，记忆材料Af 缺点：Ms、Mf等相变点 无法测试
Ti-Ni基形状记忆合金综述
Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。
关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。
新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。
形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。
目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。
TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。
然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。
腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。
因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。
80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。
从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。
在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。
不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。
形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。
在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。
应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。
2 相关概念2.1 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。
NiTi形状记忆合金的性能及应用
NiTi形状记忆合金的性能及应用(**************************************)摘要：本文主要介绍了NiTi形状记忆合金的性能，如形状记忆效应、超弹性效应、生物相容性、耐磨性、阻尼性等。
再举例简要介绍它在工程领域、医学领域方面的应用，并对以后的发展方向做了展望。
关键字：形状记忆性能；应用Properties and Application of NiTiShape Memory AlloysAbstract：The essay is mainly introduce the shape memory effects，such as super-elasticity effect，temperature memory effect，biological compatibility , resistance to wear and damping of NiTi shape memory alloys (SMA)，et al . And then talk about the applications of NiTi shape memory alloy in engineering field ，medical field . The development direction of the study field was forecasted．Key words : shape memory effect ; application引言形状记忆合金(Shape Memory Alloy，简称SMA) 是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，这种能力被称为形状记忆效应(Shape Memory Effect，简称SME) 。
实际上，很多材料都具有SME，但能够产生较大回复应变和形状回复力的，只有少数的几种材料，如：Ni-Ti合金和铜基合金(CuZnAl和CuAlNi)，铁基合金应用最广泛。
Ti-Ni基形状记忆合金综述
Ti-Ni基形状记忆合金综述摘要形状记忆合金是现代一种新型功能材料,本文介绍了Ti-Ni基记忆合金的的相关重要概念，并且详细介绍了Ti-Ni基合金的相变与性能特点及其影响因素，同时对其应用做了一定的描述。
关键词：Ti-Ni基形状记忆合金、功能材料、性能、影响、应用1 前言形状记忆合金是70年代开发韵新型功能材料，其中Ti-Ni合金已在航天器件、仪表、控温及医疗机具上的应用，有希望在能源工业中发挥作用。
新的形状记忆材料和一些新的用途正在不断地开拓中。
形状记忆合金及台媳陶瓷的记忆材料都由马氏体相变爰其逆相变导致形状记忆效应。
目前在总结以往工作的基础上，对形状记忆效应的机制作些理论分析，对形状记忆材料的发展作科学的展望，开拓设计形状记忆材料的思路。
TiNi形状记忆合金(SMA)在医学领域的使用在提高人类生活质量方面发挥了巨大的作用。
然而，钛合金植入人体后，在体液中不可避免地会发生腐蚀。
腐蚀不仅会降低金属材料的力学和机械性能，甚至会导致值入失效，而且，溶入体液的Al、V、Ni离子对周围组织会产生一定的副作用，严重的则引发组织病变或癌变。
因此，医用材料的耐蚀性研究对于保障其在人体的安全使用具有十分重要的现实意义。
80年代初，经历了将近20年的时间，科学研究工作者们终于突破了TiNi合金研究中的难点。
从那以后，形状记忆合金成了许多国家的热门学科，多次出现形状记忆合金学术会议的与会者暴满，甚至不得不临时变更会场。
在形状记忆合金研究方面所发表的论文数很快跃居马氏体相变研究领域之最。
不仅如此，形状记忆合金在工业界也开始受到了极大的重视。
形状记忆合金在应用开发中申请的专利已逾万件。
在市场上付诸实际应用的例子已有上百种。
应用所涉及的领域极其广泛，包括电子、机械、宇航、运输、建筑、化学、医疗、能源、家电以及日常生活用品等，几乎涉及产业界的所有领域。
2 相关概念2.1 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。
TiNi系形状记忆合金的记忆原理及其应用现状
TiNi系形状记忆合金的记忆原理及其应用现状TiNi合金是一种拥有良好形状记忆效应的记忆合金，它在低温相下发生适当的变形后，加热到某一温度（逆相变点）之上，发生逆相变的同时能够回复到变形前的形状。
对TiNi合金的形状记忆原理、特性及其在各个领域的应用进行了较为系统的描述。
标签：TiNi合金；形状记忆效应；记忆合金1 引言形状记忆合金（Shape Memory Alloy，SMA）作为一种新型的功能材料，近些年受到人们广泛的关注。
形状记忆合金主要有TiNi基，Cu基，Fe基和铁磁SMA等，它们发生形状记忆效应的机制不尽相同。
其中热弹性马氏体相变机制的TiNi基形状记忆合金因具有优良的形状记忆特性、超弹性和循环寿命等优点，是目前研究最深入、商业应用最广泛的SMA。
TiNi合金是迄今为止发现的形状记忆合金中记忆特性最好的一种，具有独特的超弹性、形状记忆性能、高强度、低模量和耐腐蚀性能。
与铜基记忆合金相比，TiNi合金晶粒较小，抗疲劳性能更高，记忆性能更加稳定。
对TiNi系记忆合金的研究可以追溯到1963年，美国海军武器实验室的Buehler等人发现等原子比的Ti-Ni合金具有非常良好的形状记忆功能。
随后，1969年，Raychem公司第一次将Ti-Ni系记忆合金制作成管接头，应用在美国F14战斗机上，这一应用，掀起了国际上对记忆合金研究与开发的热潮。
近些年来，对TiNi系记忆合金及其应用的研究已经取得了非常大的突破。
本文综合评述了TiNi系记忆合金的记忆原理、优点、应用现状以及其未来发展前景。
2 TiNi形状记忆合金的记忆原理形状记忆合金（shape memory alloy）简称SMA，它处于正相变温度（正相变点）以下时，受适当力产生变形之后，当加热到临界温度（逆相变点）之上，发生逆相变的同时恢复其原始形状，这种现象称之为形状记忆效应，它是某些呈现马氏体相变的合金所具有的一种奇特的性能。
TiNi系记忆合金可以感知到温度的变化，并且它能随着温度的变化发生相变，将热能转化成机械能，输出外力、位移、储存并且释放能量。
Ni-Ti基形状记忆合金的研究与应用
｝名＼｝气＼｝气＼｝‘＼｝｛ｑ，ｉ吧／｝“一综述～Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金的研究与应用秦桂红，严彪，殷俊林（同济大学材料科学与工程学院、上海市金属功能材料开发应用重点实验室，上海２０００９２）摘要：Ｎｉ—Ｔｉ合金是一种性能优良的形状记忆材料。
本文主要介绍了它的基本特性、相图和马氏体晶体结构，并简单介绍了Ｎｉ—Ｔｉ—ｃｕ和Ｎｉ—Ｔｉ—Ｎｂ两种具有代表性的Ｎｉ—Ｔｉ基合金，以及Ｎｉ—Ｔｉ基合金在工程和医学中的应用。
关键词：Ｎｉ—Ｔｉ基形状记忆合金；相图；马氏体晶体结构；应用中图分类号：ＴＢｌ４６文献标识码：Ａ文章编号：１００８－１６９０（２００４）０４－－００１２－００５ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＮｉ—ＴｉＢａｓｅｄＳｈａｐｅＭｅｍｏｒｙＡｌｌｏｙｓＱＩＮＧｕｉ－ｈｏｎｇ，ＹＡＮＢｉａｏ，ＹＩＮＪｕｎ－ｌｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｏｎ舀ｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２；ＳｈａｎｇｈａｉＫｅｙＬａｂ．ｏｆＡ＆ＤｏｆＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭｅｔａｌｌｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ—Ｔｉａｌｌｏｙｉｓａｋｉｎｄｏｆｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉａｌｌｏｙ．Ｎｉ－Ｔｉ－ＣｕａｎｄＮｉ—Ｔｉ—ＮｂａｌｌｏｙｓａｓｔｙｐｉｃａｌＮｉ—ＴｉａｌｌｏｙａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＮｉ—Ｔｉｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｔｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｍｅｄｉｃａｌｆｉｅｌｄｈａｖｅｂｅｅｎｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＫｅｙＷｏｒｋｓ：Ｎｉ－Ｔｉｂａｓｅｄｓｈａｐｅｍｅｍｏｒｙａｈｏｙ；ｐｈａｓｅｄｉａｇｒａｍ；ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ１前言Ｎｉ—Ｔｉ形状记忆合金是６０年代发展起来的一种新型功能材料，它也是所有记亿合金中记忆性能最好、最稳定、发展最早、研究最全面的合金，即使是多晶合金也具有８％的超弹性，而回复应力可达５００ＭＰａ。
医用TiNi形状记忆合金表面改性
血栓过滤嚣、血管扩张支架、血管成形架、脑动脉瘤夹、血管栓塞 嚣、人工心脏等
前列腺扩张固定支架、气量支架、食道支架、尿道支架、节育环、 结扎装置、听小骨连镇用假体、带人工鼓膜外耳假体、人工脏嚣用 微泵等
心脏支架
2.低温去合金化法
将NiTi试样加工成20mmX 10 mmX2mm，用金相砂纸从 400#～1200#逐级研磨抛光，然后分别在丙酮、无水乙醇中 用超声波清洗。
将自行研制的去合金化处理液(由芳香族化合物、无机 酸及一定量的添加剂组成)50 mL装入比色管，将试样置于其 中，加搅拌，在低温50℃下处理3 h，然后取出用去离子水 洗净，干燥。
图2 NiTi形状记忆合金形成阳极氧化膜的的XPS全谱 Fig.2 XPS survey spectra of anodic oxide film formed On NiTi shape memory alloy
图3 不同时间下形成的氧化膜与NiTi合金基体的拉伸结合强度 Fig．3 Tensile bonding strengths of oxide films formed on NiTi alloy at Various time
不同时间下的阳极氧化
膜表面形貌如图1所示。可以
看 到 NiTi 合 金 基 体 的 表 面 氧
化膜表面粗糙，表面形貌类
似一个个“孤岛”形状，同
时“孤岛”之间出现了一条
条的“沟壑”。阳极氧化时
间为30 min时，阳极氧化膜
表面的“孤岛”数量较多，
但“孤岛”的体积不大。阳
极 氧 化 时 问 为 60 min 时 ，
在表2中众多的表面改性方法中应用广泛的是氧化法、去合 金化、电化学沉积法、离子注入法、表面涂层、自组装及激 光表面处理等。
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]。
形状记忆合金在航空航天工业中的应用
TiNi形状记忆合金在航空技术中的应用
• TiNi形状记忆合金是钛和镍的一 种金属间化合。其组织为CsCl （B2）型,晶格参数取决于化学成 分和热加工,波动在0.3005nln一 0.3040nm,熔点1240℃,TiNi均质 区的偏离将导致Ti2Ni相及TiNi3 相的析出.TiNi状记忆合金是众多 形状记忆合(如Cu一zn、Au一Cd等) 中最有工程应用价值的合金。 • 它具有一系列优点和奇异的 特性,如高的形状记忆效应、高强 度、耐磨、耐腐蚀、无磁、高阻 尼、高疲劳强度等性能,可广泛用 于航空航天、医学、微电子、机 械等领域中。 • 美国用其来制成自激励紧固 件,用于飞机液压、气压导管的连 接套管。
• TiNi形状记忆合金应用在卫星天线中,主要使用其形状恢 复效应。当受热幅射能加热后,天线伸开变成垂直状态, 这种天线在卫星发射时都处于折叠状态,卫星入轨飞行后 受太阳能幅射而张开,恢复到其原来的工作尺寸.
另一类型是作为抛物面的天线,其外径可10000mm深 为1250mm，由剪切链节使梯形接合面绷紧.从剪切放射形 支架出发,围绕中心驱动结构排放10个这样的放射形支架 以星形排列,每个支架由8个U型断面构成,并用链节装备在 末端中部.在放射型支架里边的末端,以两个星形板状纹接 并能相互运动.由TiNi记忆合金制作的棒,用于驱动扭转,有 加热装置以便引起扭转运动,近似于抛物面的表面,将通过 支架而扩散.
• 火灾中，当局部地方升温 时，记忆合金产生形变使 阀门自动关闭。用于风道 与防火分区贯穿的场合。
TiNi形状记忆合金在日常生活中的应用
TiNi形状记忆合金的应 用•Fra bibliotekThe
End
• •
谢谢大家
• 我国在研制航天器 “ST”系列温控用双 向驱动元件时也采用 了TiNi形状记忆合金, 当温度在O℃记忆元件 能控制百叶窗叶片自 动关闭;而在20℃时,则 使百叶窗叶片转向到 打开状态.
tini形状记忆合金与不锈钢的激光钎焊及其应用
tini形状记忆合金与不锈钢的激光钎焊及其应用随着信息技术的发展，机械加工行业也迅速崛起。
近年来，随着I形状记忆合金和不锈钢的出现，合金焊接技术发生了巨大变化。
激光钎焊作为一种焊接新技术，在I形状记忆合金和不锈钢的焊接中发挥重要作用。
结合实际生产过程，本文将就I形状记忆合金和不锈钢的激光钎焊作用及应用进行深入研究。
一、I形状记忆合金1.1金结构I形状记忆合金是一种具有记忆效应的覆盖层金属合金。
它是由一种记忆金属和另外一种不是记忆金属组成的复合材料，其中以记忆金属为主要成分，另外一种金属起辅助作用。
而记忆金属常用金属有铝、锡、锗和铅，而辅助金属通常是像大环内酰胺类的非金属元素。
I形状记忆合金的特点是，当温度升高到记忆金属的拉伸温度时，记忆金属非常容易变形；当温度再降低到恢复温度时，记忆金属便会立即恢复原始形状，这就是记忆效应。
1.2形方式I形状记忆合金可通过模具成形、挤压加工或热成型来获得记忆形状。
I形状记忆合金成型方式具有高效率和节能的优点，可省去了传统成型工艺中旋压、锻压、切削等工艺步骤。
1.3能特点I形状记忆合金具有抗侵蚀性强、抗腐蚀性能高、强度高、延展性强、抗冲击性能优秀等优点，具有良好的电磁屏蔽效果，可有效解决传统焊接技术中的毛刺、不足等缺陷。
二、不锈钢2.1构原理不锈钢由碳、铬、锰、钛、铁、锡、钼、钒等元素组成。
由于铬具有良好的氧化稳定性，不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。
此外，不锈钢具有耐热、耐冲击、耐老化、耐磨性能优异的特点，使其具有良好的电气和机械性能，形状稳定性和耐力性能高，是非常优质的结构材料。
2.2焊接工艺由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，焊接时容易在表面留下毛刺和污物，而且焊接温度很高，长时间热作用会破坏晶粒结构，从而影响焊接强度。
因此，一般情况下，采用激光钎焊技术来焊接不锈钢，可以解决不锈钢焊接中毛刺、污染等问题，保证焊接强度。
三、激光钎焊技术3.1点激光钎焊是一种新型焊接技术，它可以有效解决焊接过程中的毛刺、污染、裂缝等问题，且可以在低温下实现较好的焊接效果。
镍钛形状记忆合金材料的应用及发展
本科毕业论文题目：镍钛形状记忆合金材料的应用及发展学院：化学与化工学院班级：09化学六班姓名：**指导教师：田静职称：讲师完成日期：2013 年06 月01 日镍钛形状记忆合金材料的应用及发展摘要:随着科技的发展，形状记忆合金（简称SMA）作为一种新型的功能材料广泛应用于各个领域。
形状记忆合金现在已经成为功能材料领域中的研究热点之一，它是二十年代发展起来的一种新型功能材料。
本文主要介绍了形状记忆合金中的一种合金即Ni-Ti形状记忆合金的一些特性，综述了Ni-Ti形状记忆合金的发展历史，研究现状，及其在航天航空、能源、医疗器械、建筑、汽车等各个领域的应用特点，最后分析了Ni-Ti形状记忆合金的发展趋势。
关键字:镍钛合金 ; 形状记忆合金 ; 形状记忆效应 ; 应用；发展目录1 引言 (1)2 形状记忆合金的简介 (1)2.1 形状记忆合金的分类 (1)2.1.1 镍-钛基形状记忆合金 (2)2.1.2 铜基形状记忆合金 (2)2.1.3 铁基形状记忆合金 (2)2.2 形状记忆合金的特性 (2)2.2.1 形状记忆效应 (2)2.2.2 超弹性效应 (2)2.2.3 阻尼特性 (2)2.2.4 电阻特性 (3)3 形状记忆合金的发展历史 (3)4 Ni-Ti形状记忆合金的重要性 (4)5 Ni-Ti形状记忆合金的研究现状 (4)6 Ni-Ti形状记忆合金的应用 (5)6.1 在航天航空方面的应用 (5)6.2 在能源方面的应用 (6)6.3 在医疗器械方面的应用 (6)6.4 在建筑方面的应用 (6)6.5 在汽车方面的应用 (7)7 Ni-Ti形状记忆合金的发展趋势 (7)参考文献 (7)Abstract (9)致谢 (10)1 引言形状记忆材料是具有形状记忆效应的一种特殊功能材料，这种集感知和驱动于一体的新型功能材料可以成为智能材料结构。
除了一些合金材料外，还有一些非金属材料如高聚物和陶瓷也具有形状记忆效应，也属于形状记忆材料。
形状记忆原理及应用
形状记忆机制示意图（拉应力状态）
设Ms、Mf分别表示冷却时奥氏体（又称为母相）向
马氏转变的开始温度和终了温度，、表示加热时马氏体 向奥氏体逆转变的开始温度和终了温度。具有马氏体逆 转变，且与温度相差（称为转变的热滞后）很小的合金， 将其冷却到点以下，马氏体晶核随着温度下降逐渐长大； 温度回升时，马氏体相又反过来同步地随温度上升而缩 小，马氏体相的数量随温度的变化而发生变化，形状记 忆效应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。
SATELLITE THERMAL ENVIRONMENTS
- Environmental heating
qtotal qs qa qe
qs 1350 a s cos qa 1350 ( AF)a s F cos qe Te4 ae F
: angle between the solar-flux vector and surface normal to the antenna, as: surface absorption for solar radiation, ae:surface absorption for Earth radiation AF: the solar albedo factor
主要技术指标
抗蚀性 与黄铜相当 疲劳寿命 ＞105（ε=0.005） 滞后宽度 ＞90℃ 贮存温度 ＜50℃ 记忆应变 ＞3.5% 拉脱力 ＞350kg（φ8管） 气密性 在振动及50kgf/cm2静压下， 五分钟压力不降，无泄露。
当前国内外同类课题研究水平
美国Raychem公司报道了宽滞后Cu基记忆管接头， 使用的记忆合金为Cu-10Al-5Mn-4Zn，变形条件 是Ms点附近（-40℃）4-5%的变形，声称滞后宽 度可达90K。日本也进行了类似的报道，并应用 于冰箱等管接头连接。但我们的跟踪研究表明， 按Raychem公司和日本报道的条件去做，可供利 用的有效滞后宽度实际上难以达到90K，合金延 伸率也偏低，仅为6%，扩孔时经常开裂，且合金 难以冷加工，尚不能真正实用化。 我们新设计的产品具有独立自主的知识产权。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract: By applying mobility and modal approach to a familiar vibrat ion isolation model of machine in the engineering, the expression of the power flow input into basic beam is obtained. And the equivalent damp of supe-r elastic effect of TiNi Shape Memory Alloy is calculated by simulating its cycle curve using experiment data. According to super- elastic effect of TiNi shape memory alloy, the alloy threads are applied in the model as a kind of equivalent damp material. Different figures are drawn by the simulation in case of SMA thread as damp material as well as using generic damp material equivalent to the damp of SMA thread under diffrent frequencies. From the f igures, the effect of vibration isolation is analyzed in case of SMA thread as damp material and the superiority of SMA thread as damp material is revealed. Key words: shape memory alloy; equivalent damp; power flow
关键词: 形状记忆合金; 等效阻尼; 功率流
中图分类号: TB535
文献标识码: A
Damp effect of TiNi shape memory alloy and its application
CHEN Xin, SONG Kong- jie, WANG Min, SUN Ling- ling ( School of Mech. Eng. , Shandong Univ. , Jinan 250061, China)
EA/ MPa cM/ ( MPa# K- 1) cA/ ( MPa#K- 1) bM/ MPa- 1 bA/ MPa- 1 Rr / MPa
8. 3 @ 104
8. 01
6. 13
- 0. 18 0. 18
100
F/ MPa G M s/ K A s / K El 8. 7 0. 21 255 264 0. 06
为无阻尼梁自由振动的各阶固频, X 为激振力频率.
2 记忆合金等效阻尼系数的推导
为了推导形状记忆合金的等效阻尼系数, 需对 记忆合金丝进行单轴拉伸试验以 确定其各性能参
数. 试验采用 直径 1 mm 的 NiT i 合金丝 ( 材料成分 Ni, T i 各占 50% ) , 所用合金丝经过记 忆热处理, 使 之在通电加热时可以回缩到其在高温时的状态, 而 冷却降温时, 则又可回复到低温时的状态. 合金丝在 低温时的总长为 180 mm, 标距为 120 mm. 试验是在 SMT- 1 型形状记忆合金性能综合测试仪上进行.
作者就工程中一种常见的机器振动隔振模型, 通过试验推导了记忆合金的等效阻尼系数, 并将记 忆合金丝作为一种阻尼材料应用到隔振模型中. 研 究比较了用记忆合金丝作为阻尼材料时对系统隔振 效果的影响与普通阻尼材料的不同之处, 得出了记 忆合金作为阻尼材料的优越之处, 并讨论了在低频 大振幅时用对记忆合金元件进行主动控制以抑制结 构振动.
0 引言
形状记忆合金( Shape Memory Alloy, 简称 SMA) 是近几十年来发展起来的一种新型的金属功能性材 料, 且已在工业工程、医学和日常生活等方面得到广
泛的应用和发展=1> . 记忆合金所具有的独特的形状 记忆效应以及与之相关的超弹性特性, 使其可作为 一种优越的作动器材 料或阻尼材料而用于结 构的 主、被动控制中. 利用记忆合金的超弹性特性在循 环加卸载过程中消耗大量能量的特性, 可将其作为 一种优越的阻尼材料用于结构的被动控制中, 前人
( 5) 式中c表示原矩阵的共轭转置矩阵. 其中
32
山 东 大 学 学 报 ( 工 学 版)
第 34 卷
A 11=
-
m1-
b2 J
m1+
b2 J
m1+
b2 J
m1-
b2 J
, A12=
1 m
1 m
T
,
A21=
-
1 m
-
1 m
,
A22=
m1, B=
diag( 2ce +
逐步减小最大加载应变同时逐步增大卸载应变的方
式进行部分加卸载实验. 而由文献[ 7] , 单轴拉伸情况下形状记忆合金的
Tanaka 增率形式的本构方程为:
ÛR= DÛE+ ( TÛ+ 8 ÛN
( 6)
又奥氏体向马氏体相变时马氏体相分数与温度
和应力的关系:
N= 1- exp{ bMcM ( Ms- T ) + bMR}
性等效阻尼, 并 将记忆合金丝作为一种等效阻尼 材料应 用到隔 振模型 中. 通 过计算 机仿真, 得 出在此模 型中使 用
记忆合金丝作为阻尼材料及用与 合金丝 在几 个频率 时的 等效阻 尼相 当的 普通阻 尼材 料时输 入到 基础 的功率 谱
图, 分析了记忆合金作为阻尼材料时对模型隔振效果的影响, 从而得出其作为阻尼材料的优越之处.
1 工程中一种常见的力学模型
图 2 隔振系 统各子结构间耦合关系图 Fig. 2 Coupling relation of separate parts of the
vibration isolation system
其中隔振器是由两根形状记忆合金丝和一根弹 簧并联组成, 其组成如图 3 所示.
下图为工程中一种常见梁式基础单层隔振系统 的理论分析模型=4>, 该模型来源于多层厂房的上楼 机械隔振问题, 刚性机器 A 通过四个相同的隔振器 B 安装在两端固支弹性阻尼梁上. 整个隔振系统关 于 xoy 平面呈对称布置, 故可简化为平面结构, 而模 型结构呈非对称布置. 其中机器产生简谐激振力, 而 隔振器质量忽略不计, 其各部分的尺寸关系如图 1 所示.
量. k 为弹簧 的复刚度, ce 为合金 丝的等效阻尼系
数. h1= LL- b, h2= LL + b , mb= i Xmb, mb= QAl 为
梁的质量, Q, A , L , L, D分别为基础梁的密度, 横截
面积, 长度, 定位系数与阻尼因子; 7n ( x ) 为两端固
支梁的振型函数, 其具体值可参阅相关文献[ 4] . Xn
循环后发生 马氏体 相变时 的应 力减 少量, 而参 量 ( F+ G#Rr) 为发生马氏体逆相变时的应力减少量, bM, bA 为与温度有关的材料常数. Ms , As 分别为材
料发生马氏体相变和逆相变开始时的温度, El 为材 料的最大可恢复应变=5~ 6> .
经 80 次完全循环后, T iNi 形状记忆合金的相变 性质趋于稳定, 其相变时的应力不再随循环次数而 变化. 将经过 80 次完全循环变形训练的合金丝, 以
1 k/
(
iX)
,
2ce +
1 k/
(
i
X)
)
,
M=
m11 m21
m12 ,
m22
mij =
1 mb
]ห้องสมุดไป่ตู้
E
n=
1
7n (
hi ) B4-
7n 1
(
hj
)
,
( i, j=
1, 2) ,
B4= X2n / X2( 1+ iD) .
其中 m= i Xm , J = iXJ , m , J 为机器的质量和转动惯
( 3)
联立以上( 1) ~ ( 3) 式, 可得: [ FO ] = [ - A 11+ M+ B ] - 1[ A 12] [ F] ( 4)
设[ H ] = [ - A 11+ M + B ] - 1[ A 12] , 对于基础梁为多 点激励, 根据定义进入基础梁的功率流为:
Pr= 0. 5Re( FcOMFO ) = 0. 5[ F ] 2Re( [ H ]cM[ H ] )
第 34 卷 第 1 期 Vol. 34 No. 1
山 东 大 学 学 报 ( 工 学 版) JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY ( ENGINEERING SCIENCE)
文章编号: 1672- 3961( 2004) 01-0030-05
2004 年 2 月 Feb. 2004
TiNi 形状记忆合金的阻尼特性及应用
陈 欣, 宋孔杰, 王 敏, 孙玲玲
( 山东大学 机械工程学院, 山东 济南 250061)
摘要: 从工程中 一种常见的机器隔振模型出发, 运用导纳模态方法, 得出 了输入到 基础梁的功 率流表达 式. 根 据试
验数据模拟了形状记忆合金的超弹性循 环曲线并计算了 TiNi 形状记忆合金丝在一定振 幅下循环加 卸载时的 超弹
图 4 随最大的加载应变变化的应力应变曲线 Fig. 4 The strain- stress relation under different maximal loading strain