文档介绍：1 形状记忆合金形状记忆合金( Shape Memory Alloys, SMA )是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形, 恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外, 这种合金的另一个独特性质是在高温( 奥氏体状态) 下发生的“伪弹性”行为, 表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。一、形状记忆合金的发展史最早关于形状记忆效应的报道是由在 1952 年作出的。观察到 Au-Cd 合金中相变的可逆性。后来在 Cu-Zn 合金中也发现了同样的现象, 但当时并未引起人们的广泛注意。直到 196 2 年, Buehler 及其合作者在等原子比的 TiNi 合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应, 才引起了材料科学界与工业界的重视。到 70 年代初, CuZn 、 CuZnAl 、 CuAlNi 等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来, 有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题, 并为此召开了多次专题讨论会, 不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时,形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。二、形状记忆效应机理将变形马氏体加热到 As点以上,马氏体发生逆转变,因为马氏体晶体的对称性低,转变为母相时只形成几个位向,甚至只有一个位向—母相原来的位向。尤其当母相为长程有序时,更是如此。当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时,形成单一位向的母相倾向更大。逆转变完成后,便完全回复了原来母相的晶体,宏观变形也完全恢复。注意:以上原理只适合热弹性,而半热弹性记忆合金主要是由 Shockley 不全位错的可逆移动引起。 2 变性的三种形式三、形状记忆效应的分类经过广泛研究, 到目前为止, 具有 SME 的合金可归纳为以下几类: a) Ni2 Ti系, 包括等原子 Ni- Ti, Ti- Ni- X(X = Fe ,Al ,Co) ; b) 铜系, 包括 Cu- Zn系,如 Cu- Zn, Cu- Zn- X(X = Si ,Al , Sn) ; Cu- Al系,如 Cu- Al2 , Cu2 Al2 Ni; c) 其他有色金属系,如 Co- Ni, Ti- Nb ,Au - Cu- Zn ,Au - Cd ,Ag - Cd, In- Ti等; d) 铁基合金,如 Fe- Pt ,Fe - Ni- Co ,Fe - Mn- Si ,Fe - Ni- Co- Ti ,Fe - Mn-C 及不锈钢等。虽然目前已经发现的形状记忆合金有 30 余种。但正式作为商品生产的只有 Ni 系和 Cu 基两大类。一般来说,Ni 2 Ti 合金反复使用的稳定性、耐蚀性、对生物体的适应性( 界面相互作用) 、以及超弹性和制备加工性等都比 Cu 基合金优越, 但成本较高。 Cu 基合金尽管在这些方面略微逊色, 但价格便宜, 在反复使用频率不太高、条件不太苛刻情况下, 应用前景非常广泛。四、形状记忆效应的应用迄今为止,形状记忆合金在空间技术、医疗器械、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,