形状记忆合金.ppt

文档介绍：纳米材料与新材料 Nanometer-Materials & New Materials and （5）
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第五讲 形状记忆合金
Shape Memory Alloy
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主要内容
形状记忆合金的发展
形状记忆合金的原理
形状记忆合金的分类
形状记忆合金的制备
形状记忆合金的应用
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前言
金属具有记忆能力，乍听起来令人不可思议。然而，人们确已获得了这种具有“记忆能力”的金属(Shape Memeory Alloy)。人们把SMA合金做成花、鸟、鱼、虫等各种造型，只要浸入不太热的水中，一瞬间，花开放，鸟展翅，鱼摆尾，虫蠕动，并且栩栩如生，真如魔术般使人惊叹，这些都是形状记忆合金特异功能的显示。
采用CuZnAl记忆合金片，以热水或热风为热源，开放温度为65℃-85℃，闭合温度为室温。花蕾直径80mm,展开直径200mm。
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形状记忆效应实验
原始形状
拉直
加热后恢复变形前形状
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形状记忆效应是指具有一定形状的固体材料(通常是具有热弹性马氏体相变的材料)，在某一低温下(处于马氏体状态)进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度(通常是该材料马氏体消失温度Mf)时，材料完全恢复到变形前的初始形状。
具有形状记忆效应的合金称为形状记忆合金。
形状记忆合金材料
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目前，人们对形状记忆效应的物理本质和各种影响因素已经有了较为清晰的认识，形状记忆合金已被确认为一种热驱动的功能材料，人们利用其形状记忆效应，在仪器仪表、电器、自动控制、汽车、航空航天、医疗、生物工程及机器人等领域之中实现广泛应用。
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形状记忆效应源自材料中发生的马氏体相变。
德国金属学家Martens发现：钢在奥氏体高温区淬火时，原来面心立方的奥氏体晶粒内以原子无扩散形状转变为体心立方结构，得到的组织以他的名字被命名为马氏体。
板条马氏体
钢的淬火
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1938年，美国的格里奈哥和穆拉迪安在Cu-Zn合金中发现了马氏体的热弹性转变；随后，俄罗斯的库究莫夫对这种行为进行了研究。他们的研究在当时并没有受到世界的重视。
1951年美国的Read等人在Au-Cd合金的研究中首次发现该合金具有形状记忆效应，随后，在InTi合金中也发现了形状记忆效应。这些合金价格昂贵，难以实现应用，人们开始寻找成本低廉的形状记忆合金。
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