形状记忆合金的发展及研究(简述)

强制回复
• 强制回复最成功的例子是SMA 管接头。事 先把内径加工成比被接管外径小4 % ,当进行 连接操作时,首先把管接头浸泡在液态空气 中,在低温保温状态下扩径后,把被接管从两 端插入,升高温度,内径回复到扩径前的状态, 把被接管牢牢箍紧。利用SMA 制作的脑动 脉瘤夹可夹住动脉瘤根部,防止血液流入,使 动脉瘤缺血坏死。
结语
• 记忆合金目前已发展到几十种在航空、 军事、工业、农业、医疗等领域有着用途 而且发展趋势十分可观。这些研究表明 我们已经做出了一个迈步但我们需要将 这一步迈的更大。加以时日它将大展宏 图、造福于人类。
参考文献
• • • • • • • 崔海宁. 形状记忆合金在建筑领域中的应用[J]. 山西建筑, 20062 高志刚. 形状记忆合金的应用[J]. 现代制造技术与装备, 吴根华. 形状记忆合金及其应用[J]. 安庆师范学院学报(自然科学版), 周海锋. 形状记忆合金及其应用[J]. 机电设备, 王永前赵连城. 高温形状记忆合金研究进展[J]. 功能材料, 杨凯,辜承林. 形状记忆合金的研究与应用[J]. 金属功能材料, 李建忱吕晓霞蒋青周明. 形状记忆合金研究的回顾与前瞻[J]. 吉 林工业大学学报, • 张红王小杰涂水华. 形状记忆合金及其应用[J]. 河南科技, 曹运红. 形状记忆合金的发展及其在导弹与航天领域的应用[J]. 飞航导弹, • 肖恩忠. 形状记忆合金的应用现状与发展趋势[J]. 工具技术, 刘建辉, 李 宁, 文玉华. 形状记忆合金的应用[J]. 机械,2001 , 28(3) : 5658
SMA 研究今后的发展方向和趋势
• (1) 充分发掘、改进和完善现有SMA 的性能; (2) 研究开发新的具有形状记忆效应的合金 材料; • (3) SMA 薄膜的研究与应用; • (4) SMA 智能复合材料的研究与开发;
俄罗斯St1Petersburg 机器人及控 制技术学院在Cu-Al-Ni 基合金材 料的研究基础上,研制出了拟人 机械手(115m 长) ,其手爪能移动 200kg的物体。
形状记忆效应的应用
• (1) 自由回复。 • SMA 在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自 由回复到记忆的形状。自由回复的典型例子是 人造卫星的天线和血栓过滤器。美国航空航天 局(NASA) 将Ti2Ni 合金板或棒卷成竹笋状或旋 涡状发条,收缩后安装在卫星内。发射卫星并 进入轨道后,利用加热器或太阳能加热天线,使 之向宇宙空间撑开。血栓过滤器把Ni2Ti 合金 记忆成网状,低温下拉直,通过导管插入静脉腔, 经体温加热后,形状变为网状,可以阻止凝血块 流动。
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。
动力装置
• 有些应用领域,要求形状记忆元件在多次循环 往复运动中对外产生力的作用。温度继电器和 温度保持器、自动干燥箱、电子灶、热机、卫 星仪器舱窗门自动启闭、自动收进烟头的烟灰 盒及人工心脏等都属于这种应用类型。1997 年美国航空航天局(NASA) 的科学家利用长3cm ,直径0115mm(01006″) 的Ni-Ti SMA 驱动火星 探测器上的太阳能电池挡板,加热SMA ,使其收 缩,通过传动装置,打开太阳能电池上的玻璃挡 板,电池充电。充电结束后,偏置弹簧重新使挡 板复位。挡板的有效开合可起到防尘的目的。
精密控制
• 因为SMA 的相变发生在一定温度范围而不 是某一固定温度点,我们往往只利用一部分 形状回复,使机械装置定位于指定的位姿。 微型机器人、昆虫型生物机械、机器人手 抓及微型调节器、笔尖记录器及医用内窥 镜都属于这一类。
超弹性应用
• SMA 的伪弹性在医学上和日常生活中得到 了广泛的应用,市场上的很多产品都应用了 SMA 的超弹性性质。主要有牙齿娇形丝、 人工关节用自固定杆、接骨用超弹性Ni2Ti 丝、玩具及塑料眼镜镜框等。Ni2Ti 丝用于 娇形上,即使应变量高达10 %也不会产生塑 性变形,而且应力诱发马氏体相变的过程中, 应变增大较多时矫正力却增加很少。故能 保持适宜的矫正力,既可保证疗效,也可减轻 患者的不适感。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA)
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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。
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形状记忆合金的发展史
• 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应 • 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。 • 1962年美国海军机械研究所r发现了Ni-Ti合金中的的形状 记忆效应开创了“形状记忆”的实用阶断。 • 1969年美国一家 公司首次将Ni-Ti合金制成管接头应用于 美国F14 战斗机上 • 1970年美国将Ti-Ni记忆合金丝制成宇宙飞船用天线。 • 20世纪7 年代相继开发出了Ni-Ti 基、Cu-Al2-Ni 基和CuZn-Al 基形状记忆合金80 年代开发出了Fe-Mn-Si 基、不 锈钢基等铁基形状记忆合金 • 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成为研究热点。
形状记忆合金的发展及研究
左洋 2010012447 材料1003班
引言
• 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。 下面就由我来向大家介绍一 下形状记忆合金的发展情况。