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《形狀記憶合金的制備方法、作用及發(fā)展前景》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、形狀記憶合金的制備方法，作用及發(fā)展前景摘要：本論文主要論述形狀記憶合金的相關(guān)內(nèi)容，扼要地敘述了形狀記憶合金的制備方法，作用，介紹了形狀記憶合金在工程中應(yīng)用的現(xiàn)狀以及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：形狀記憶合金制備方法應(yīng)用發(fā)展前景引言形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys,SMA）是一種在加熱升溫后能完全消除其在較低溫度下發(fā)生的形變，恢復(fù)其形變前原始形狀的合金材料。除上述形狀記憶效應(yīng)外，這種合金的。另一個獨特性質(zhì)是在高溫（奧氏體狀態(tài)）下發(fā)生的“偽彈性”（又稱“超彈性”，英文pseudoelasticity）行為，表現(xiàn)為這種合金能承載比一般金屬大幾倍甚至幾十倍的可恢復(fù)應(yīng)變。形狀記憶合金的
2、這些獨特性質(zhì)源于其內(nèi)部發(fā)生的一種獨特的固態(tài)相變——熱彈性馬氏體相變。研究表明，很多合金材料都具有SME，但只有在形狀變化過程中產(chǎn)生較大回復(fù)應(yīng)變和較大形狀恢復(fù)力的才具有利用價值。到目前為止，應(yīng)用最多的是Ni2Ti合金和銅基合金（CuZnAl和CuAlNi）。形狀記憶合金作為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，因其功能獨特，可制作小巧玲瓏，高度自動化，性能可靠的元器件而備受矚目，并獲得廣泛應(yīng)用。正文一．形狀記憶合金的制備方法形狀記憶合金及其制備方法，該合金含有主要合金元素Ti、Zr、Nb及添加元素包括Mo、V、Cr、Sn，并加入元素Al；各組分重量百分比分別為：Ti
3、：46-60，Zr：15-25，Nb：15-25；添加元素選取Mo、V、Cr、Sn其中一種或兩種，其重量百分比＜2.0；Al：0.5-2.5。本發(fā)明選用的主要合金元素均為對人體無毒性反應(yīng)且生體適應(yīng)性良好的物質(zhì)；經(jīng)溶解合金化后，該合金具有出色的形狀記憶性能及超彈性特點，并可以進行超過50％乃至99％的冷加工變形性。經(jīng)過固溶、時效處理的合金可在更廣的范圍內(nèi)具有較高的形狀記憶回復(fù)功能、較高的冷加工塑性及對人體無毒性等優(yōu)良性能。?二．形狀記憶合金的應(yīng)用迄今為止，形狀記憶合金在空間技術(shù)、醫(yī)療器械、機械器具、電子設(shè)備、能源開發(fā)、汽車工業(yè)及日常生活各方面都得到了廣泛的應(yīng)用，總的來說，按使用特性
4、的不同，可歸納為下面幾類：（1）自由回復(fù)SMA在馬氏體相對產(chǎn)生塑性變形，溫度升高自由回復(fù)到記憶的形狀。自由回復(fù)的典型例子是人造衛(wèi)星的天線和血栓過濾器。美國航空航天局將Ti2Ni合金板或棒卷成竹筍狀或旋渦狀發(fā)條，收縮后安裝在衛(wèi)星內(nèi)。發(fā)射衛(wèi)星并進入軌道后，利用加熱器或者太陽能加熱天線，使之向宇宙空間撐開。血栓過濾器把Ni2Ti合金記憶成網(wǎng)狀，低溫下拉直，通過導(dǎo)管插入靜腔，經(jīng)體溫加熱后，形狀變成網(wǎng)狀，可以阻止凝血塊流動。有人設(shè)想，利用形狀記憶合金制作宇宙空間站的可展機構(gòu)，即以小體積發(fā)射，于空間展開成所需的形狀，這是很有吸引力的機構(gòu)。（2）強制回復(fù)強制回復(fù)最成功的例子是SMA管接頭。事先
5、把內(nèi)徑加工成比被接管外徑小4%，當進行連接操作時，首先把管接頭浸泡在液態(tài)空氣中，在低溫保溫狀態(tài)下擴徑后，把被接管從兩端插入，升高溫度，內(nèi)徑回復(fù)到擴徑前的狀態(tài)，把被接管牢牢箍緊。利用SMA制作的腦動脈瘤夾可夾住動脈瘤根部，防止血液流入，使動脈瘤塊血壞死。本田等人用厚度為0.15mm的Ti2Ni板制作的Ag2TiNi復(fù)合夾滿足小而輕、裝卸簡便等要求，效果良好。此外，類似的用途還有電源連接器、自緊固螺釘、自緊固夾板、固定銷、密封墊圈、接骨板和脊柱側(cè)彎矯形哈倫頓棒等。（1）精密控制因為SMA的相變發(fā)生在一定溫度范圍而不是某一固定溫度點，我們往往只利用一部分形狀回復(fù)，是機械裝置定位于指定的
6、位置。微型機器人、昆蟲型生物機械、機器人手抓及微型調(diào)節(jié)器、筆尖記錄器及醫(yī)用內(nèi)窺鏡都屬于這一類。形狀記憶合金作用機器智能人的執(zhí)行器，及傳感、控制、換能、制動于一身，具有仿真性好、控制靈活、動作柔順、無振動噪聲、易于結(jié)構(gòu)微型集成化優(yōu)點。日本的日立公司已研制出具有13個自由度的能撿起雞蛋的機器人。俄羅斯StlPetersburg機器人及控制技術(shù)學(xué)院在Cu-Al-Ni基合金材料的研究基礎(chǔ)上，研制出來擬人機械手，其手抓能移動200KG的物體。該研究小組還給出了手爪的精確控制系統(tǒng)。醫(yī)學(xué)生用到的具有多自由度能彎曲轉(zhuǎn)入腸道內(nèi)急診疾病，進行手術(shù)的機器人也屬于這一類型?，F(xiàn)在的大腸鏡的直徑10~20m
7、m，這種內(nèi)窺鏡的直徑為13mm，因此它特別適用于作大腸鏡。診斷過程中，醫(yī)生一邊看纖維鏡中的圖像，一邊移動操縱桿給出前端的第1,2節(jié)彎曲角指令和內(nèi)窺鏡前進、后退指令，通過計算機進行柔性控制，使內(nèi)窺鏡能夠平滑地沿著通路前進或后退，大大減小了患者的痛苦，也增加了診斷的準確性。隨著目前超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，可進一步制成微米級甚至更小的超微仿生物。（2）動力裝置有些應(yīng)用領(lǐng)域，要求形狀記憶元件在多次循環(huán)往復(fù)運動中對外產(chǎn)生力的作用。溫度繼電器和溫度保持器、自動干燥箱、電子灶、熱機、微
