資源描述：
《形狀記憶合金 智能材料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、形狀記憶合金研究綜述材實驗0901付朝麗1101090201摘要文章簡述了形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)歷史，詳述了形狀記憶合金的特性并列舉了其在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，最后指出了研究中存在的問題并對今后的發(fā)展方向進行了展望。關(guān)鍵詞形狀記憶合金特性應(yīng)用研究現(xiàn)狀展望Abstract:Thearticlegivesabriefhistoryofthediscoveryoftheshapememoryalloy,detailsthecharacteristicsofshapememoryalloysandlistsapplicati
2、onsandresearchinvariousfields,finallypointsouttheproblemsinthestudyandfuturedirectionofdevelopmentprospects.Keywords:shapememoryalloycharacteristicsapplicationsresearchprospects1前言1.1歷史背景在上世紀80年代，人們提出了智能材料的概念。所謂智能材料，即要求材料體系集感知、驅(qū)動、信息處理于一體，形成類似生物材料那樣具有智能屬性的材料，具備自感
3、知、自診斷、自適應(yīng)、自修復(fù)等功能。其中形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy，簡稱SMA)由于驅(qū)動作用顯著、性能較穩(wěn)定等特點，成為智能材料與結(jié)構(gòu)中研究最多的驅(qū)動元件之一。最早關(guān)于形狀記憶效應(yīng)的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的，他們觀察到Au-Cd合金中相變的可逆性。后來在Cu-Zn合金中也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中也觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應(yīng)，但當時并未引起人們的廣泛注意。直到1963年美國海軍武器實驗室的Buchler和Wiley將
4、SMA研制出來后，由于其形狀記憶功能被很快重視并應(yīng)用起來[1]。1970年，美國首先將NiTi形狀記憶合金用于宇宙飛船天線，以后又研制出形狀記憶合金的熱機、機器人、傳感器并在醫(yī)學領(lǐng)域的雅克、醫(yī)療器械、整形外科等方面廣泛應(yīng)用。日本每年發(fā)表的“形狀記憶合金專利調(diào)查報告書”表明，自1984年以后的幾年，每年專利約1000項，應(yīng)用領(lǐng)域涉及電氣、機械、運輸、化學、醫(yī)療、能源、生活用品等[2-3]。1.2形狀記憶合金簡介形狀記憶合金(ShapeMemoryAlloy,簡稱SMA)是指具有一定初始形狀的合金在低溫下經(jīng)塑性形變并固定成
5、另一種形狀后，通過加熱到某一臨界溫度以上又可恢復(fù)成初始形狀的一類合金，這種能夠記住其原始形狀的功能稱為形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect,SME)。形狀記憶合金是一種特殊的新型功能材料、集感知與驅(qū)動于一體的智能材料，因其具有獨特的力學效應(yīng),可以制作小巧玲瓏、高度自動化、性能可靠的元器件，并在儀器儀表、自動控制、機器人、機械制造、汽車、航天航空、生物醫(yī)學等工程領(lǐng)域都獲得了廣泛應(yīng)用。至今為止發(fā)現(xiàn)的記憶合金體系：Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn
6、、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。2形狀記憶合金的特性形狀記憶合金在不同環(huán)境溫度下，最顯著的特性就是形狀記憶效應(yīng)和超彈性，此外，它還具有高阻尼和高回復(fù)力等特征。形狀記憶合金所呈現(xiàn)的特征主要與四個相變的特征溫度有關(guān)：馬氏體相變開始溫度Ms及結(jié)束溫度Mf，奧氏體相變開始溫度As及結(jié)束溫度Af。2.1形狀記憶效應(yīng)2.1.1形狀記憶效應(yīng)的呈現(xiàn)過程在晶體材料中，形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemoryEffect，SME)表現(xiàn)為：當具
7、有一定形狀的母相樣品，由Af以上冷卻到Mf以下形成馬氏體后，將馬氏體在Mf以下變形，經(jīng)加熱到Af以上，材料會自動回復(fù)其在母相時的形狀，好像具有能夠“記憶”住原始形狀的功能，這就是形狀記憶效應(yīng)。一般來講，形狀記憶效應(yīng)可以分為三類：(1)單程形狀記憶效應(yīng)：經(jīng)受力變形，加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時不恢復(fù)低溫相形狀的現(xiàn)象。也稱為不可逆形狀記憶效應(yīng)。(2)雙程形狀記憶效應(yīng)：經(jīng)受力變形加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時又恢復(fù)低溫相形狀，可以通過溫度的變化白發(fā)地、反復(fù)地恢復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象。也稱為可逆形狀記憶效應(yīng)。具有完全熱彈性馬氏體相
8、變的合金如NiTi基合金、p．Cu基合金、Au．Cd、h1．Ti等同時具有程記憶效應(yīng)。(3)全程形狀記憶效應(yīng)：經(jīng)受力變形，加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钆c高溫相同而取向與之相反的現(xiàn)象，是一種特殊的形狀記憶效應(yīng)?；蚍Q全方位形狀記憶效應(yīng)。這種效應(yīng)只出現(xiàn)在經(jīng)特殊處理的富Ni的NiTi合金NiTi50.5％～52％(摩爾分數(shù))中。我
