形状记忆合金的特性及应用
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形状记忆合金
From：王婧 汤珺剑 宋美男 雷沉 Date：2011-10-8
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形状记忆合金的首次发现
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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
记忆合金的成分
• 记忆合金的特性是50年代初期被发现的，金镉、 铟铊合金都有这种特性。
记忆合金的特性 • 记忆合金在扭曲后仍能回复原状，所以它经常被 用来制成眼镜架。多重合金也拥有记忆功能，如 金铬和铜铝等。但当中最普遍的是由镍与钛混合 而成的镍钛诺，它不易有金属疲劳，耐侵蚀，能 承受很大的拉力和压力，在通电时能产生触发相 变 的热力，所以除用作眼镜框外，它更可以是起 动器、感应器、发热器三合一的材料。
•
1994年3月1日，举世闻名的“世界第八大奇迹”——秦始皇兵马 俑二号俑坑正式开始挖掘。这是本世纪以来巨大的考古发现之一。 • 在清理一号坑的第一过洞时，考古工作者发现 一把青铜剑被一尊重达150千克的陶俑压弯了,其弯 曲的程度超过45度，当人们移开陶俑之后，令人惊 诧的奇迹出现了：那又窄又薄的青铜剑，竟在一瞬 间反弹平直，自然恢复。当代冶金学家梦想的“形 态记忆合金”，竟然出现在2000多年前的古代墓葬 里。 • 事实上，关于铬盐氧化处理的方法，绝不是秦始 皇时代的发明，早在春秋战国时期，中国人就掌握 了这一先进的工艺。
百度文库
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
• 关于记忆合金的原理现在还不十分清楚。一般认为，记忆合金由复杂 的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，就会发生形状恢复的 记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力，镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米，远比最初变形时加的力大。一般说来，可达原变 形的十倍，这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此 无法解释，物理学家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方，但 这些定律就是不适合于镍钛诺……”。
• 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，它 的用途正在不断扩大。
记忆合金的应用
• 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。
From：王婧 汤珺剑 宋美男 雷沉 Date：2011-10-8
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形状记忆合金的首次发现
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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
记忆合金的成分
• 记忆合金的特性是50年代初期被发现的，金镉、 铟铊合金都有这种特性。
记忆合金的特性 • 记忆合金在扭曲后仍能回复原状，所以它经常被 用来制成眼镜架。多重合金也拥有记忆功能，如 金铬和铜铝等。但当中最普遍的是由镍与钛混合 而成的镍钛诺，它不易有金属疲劳，耐侵蚀，能 承受很大的拉力和压力，在通电时能产生触发相 变 的热力，所以除用作眼镜框外，它更可以是起 动器、感应器、发热器三合一的材料。
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1994年3月1日，举世闻名的“世界第八大奇迹”——秦始皇兵马 俑二号俑坑正式开始挖掘。这是本世纪以来巨大的考古发现之一。 • 在清理一号坑的第一过洞时，考古工作者发现 一把青铜剑被一尊重达150千克的陶俑压弯了,其弯 曲的程度超过45度，当人们移开陶俑之后，令人惊 诧的奇迹出现了：那又窄又薄的青铜剑，竟在一瞬 间反弹平直，自然恢复。当代冶金学家梦想的“形 态记忆合金”，竟然出现在2000多年前的古代墓葬 里。 • 事实上，关于铬盐氧化处理的方法，绝不是秦始 皇时代的发明，早在春秋战国时期，中国人就掌握 了这一先进的工艺。
百度文库
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
• 关于记忆合金的原理现在还不十分清楚。一般认为，记忆合金由复杂 的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，就会发生形状恢复的 记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力，镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米，远比最初变形时加的力大。一般说来，可达原变 形的十倍，这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此 无法解释，物理学家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方，但 这些定律就是不适合于镍钛诺……”。
• 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，它 的用途正在不断扩大。
记忆合金的应用
• 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。