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1、,形 状 记 忆 合 金 Shape Memory Alloy，SMA材料,形状记忆合金,形状记忆合金的发展,1,形状记忆合金的特点,2,形状记忆合金的原理,3,形状记忆合金的应用,4,形状记忆合金的分类,5,形状记忆合金的发展,1963年，美国海军武器实验室布勒博士小组在偶然情况下发现了形状记忆效应。这一发现，立即轰动了整个国际材料科学界。 形状记忆合金问世虽只有三十多年历史，但其研究发展却一直是方兴未艾，总的说来已经历了两次“热潮”，正在进入“第三次热潮”。 第一次“热潮”：六十年代初至七十年代末，这一阶段主要是记忆合金的理论研究和材料研究，即“概念化热潮”。 第二次“热潮”：是八十年代初
2、到九十年代中期，主要是新材料开发和新产品开发，可以说是“应用化热潮”。 第三次“热潮 ”：目前，形状记忆合金的发展正在步入第三次热潮，各种规模与形式的记忆合金公司相继注册，记忆合金产业化已在部分国家和地区纳入发展计划，即“产业化热潮”。,形状记忆合金的特点,记忆大师即使距离初始成形的时间已非常久远，即使已经历了无数次的折磨与变形，只要温度升高某一定值，它都能记起自己诞生时的样子，又回到从前。,形状记忆合金材料是一种新型的 功能材料，其特点是：1、在一定的外力作用下可以改变其形态，但当温度升高到某一定值时，它又可完全恢复到原来的形态。2、弯曲量大，塑性高,大力士形状记忆合金（以镍钛为例）的出力本
3、领可达自重的100倍以上。形状记忆合金能撑起自重100倍以上的重量，马达的驱动力可达自重的50倍，而蚂蚁和人则分别是20倍和2倍。,形状记忆合金的分类,1）单程记忆效应： 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 （2）双程记忆效应： 某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 （3）全程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。,形状记忆的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理
4、,钢的非弹性马氏体相变普通的马氏体相变是钢的淬火强化方法，即把钢加热到某个临界温度以上保温一段时间，然后迅速冷却，钢转变为一种马氏体结构，并使钢硬化。,钢淬火工艺曲线,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,形状记忆效应的原理,最早报导的形状记忆合金的应用实例就是美国宇航局的月面天线计划,Text,Text,Text,Add Your Title TextText 1 Text 2 Text 3 Text 4 Text 5,Add Your Title TextText 1 Text 2 Text 3 Text 4 Text 5,Text,Text,形状记忆合金的用途（二）
5、,医学应用,医学应用,除了腔内支架方面的应用以外,在骨外科治疗领域,形状记忆合金同样有不凡的表现。众所周知,传统的骨伤手术器械包括接骨钢板、螺钉、螺母、钢丝等，手术时医生要进行钻孔、楔入、捆扎等复杂操作，对患者的机体不可避免要造成人为损伤。这种手术有时要进行四、五个小时，病人的长时间麻醉对手术伤口的愈合也十分不利。这种手术效果也不理想，用机械、刚性办法固定的器械在人体内容易发生弯曲、断裂、松动和腐蚀，有些患者要接受两次甚至多次手术。 与传统的不锈钢器械相比，应用形状记忆合金制成的记忆合金骨科内固定器械，可以使骨科手术开始告别钻孔、楔入、捆扎等复杂工序。手术时，医生先用低温（05摄氏度）消毒盐水
6、冷却记忆合金器械，然后根据需要改变其抱合部位的形状，安装于患者骨伤部位。待患者体温将其 “ 加热 ” 到设定的温度时，器械的变形部分便恢复到原来设计的形状，从而将伤骨紧紧抱合，起到固定与支撑的作用。这种新技术与传统的骨伤内固定术相比，大大降低了手术的难度，并可使手术时间缩短三分之二。由于材料自身的记忆功能十分稳定，良好的 “ 抱合力 ” 使病人手术的愈合期也大大缩短。,癌症温热疗法用针,首先，通过病人体外的导管将这种形状记忆合金针植入到病人的癌变部位，由于形状记忆功能的作用，SMP将会发生自变形弯曲现象；其次，在通过涡流效应所产生的高频电磁场作用下，SMP在癌变部位将能够产生出一定的热量以使癌
7、变区域得到萎缩。 在以往的癌症温热疗法中，铁氧体治疗用针存在着两个主要问题：一是针体植入后（因不能弯曲），针的运动对病人来说是潜在的危险；二是由于磁通量的大小与直型针体的位置方向有密切关系，因而导致了癌变部位周围电磁场各向异性，位于癌变部位的针体所释放出的热量是非均匀的，影响了治疗效果。但使用上述形状记忆合金针SMP之后，不仅解决了这两个问题，而且同时还使疗效得到了提高。,癌症温热疗法用针,“智能皮肤”飞机,智能机械手,其它应用,形状记忆合金的其他用途,我国形状记忆合金应用现状及发展趋势,我国从1976年以后才开始SMA的研究工作，起步比较晚，但起点较高。在材料冶金学方面，特别是实用形状记忆合
8、金的炼制水平，早已得到国际学术界的公认，在应用开发上也有独到的成果。但在形状记忆合金的基础理论和材料科学方面的研究，由于研究条件的限制，距国际先进水平尚有一定的差距。随着近十年来社会主义市场经济的发展，我国SMA的基础理论研究有了很大发展，SMA的应用和开发更是取得了长足的进步。,我国形状记忆合金应用现状及发展趋势,我国形状记忆台金产业有以下几个特点：(1)形状记忆合金的发展前景已受到广泛关注，作坊式的生产阶段将逐渐结束，产业化的新阶段已经到来，并形成了激烈的竞争态势；(2)作为功能材料和生物材料，该产业已得到国家、地方政府的大力支持，外资也纷纷介入，新注入的资本已有上亿元人民币；(3)尽管形
9、状记忆台金材料产业已具有一定规模，但与美国、日本等形状记忆合金生产大国相比，无论是产品生产 工艺、产量、质量，还是产品的品种、种类都有较大差距，比如TlNi合：金方丝、薄壁无缝管及血管内支架在我国还役有生产。,我国形状记忆合金应用现状及发展趋势,今后我国形状记忆合金研究及应用的具体发展方向是：(1)形状记忆合金薄膜的制备工艺及其在微型驱动器的应用；(2)廉价高性能高温形状记忆合金的开发；(3)降低形状记忆合金材料制造成本，并改善其性能的新制造工艺开发；(4)形状记忆合金新产品如T-N-微臂的生产和应用；(5)形状记忆台金的生物相容性和细胞毒性，眦及表面处理技术的系统研究；(6)廉价的铁基形状记忆合金的工程应用。,前途是光明的，道路是曲折的,
