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1、无机非金属材料记忆合金目录一：记忆合金的介绍二：记忆合金的发展三：记忆合金的分类四：记忆合金的原理五：记忆合金的应用形状记忆合金记忆合金即记忆合金即拥有“记忆”效应的合金，在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开，恢复抛物面形状 。 NiTiNiTi形状记忆合金折叠发射形状记忆合金折叠发射自动张开的宇航天线原理图自动张开的宇航天线原理图记忆合金的发展 形状记忆效应最早发现于形状记忆效应最早发现于形状记忆效应最早发现于形
2、状记忆效应最早发现于30303030年代年代年代年代， 1932 1932 1932 1932年年年年, , , ,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次瑞典人奥兰德在金镉合金中首次瑞典人奥兰德在金镉合金中首次瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到观察到观察到观察到“记忆记忆记忆记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状。度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状。度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状。
3、度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状。 20202020世纪世纪世纪世纪30303030年代，美国哈佛大学年代，美国哈佛大学年代，美国哈佛大学年代，美国哈佛大学A. B. GreningerA. B. GreningerA. B. GreningerA. B. Greninger等发现等发现等发现等发现CuZnCuZnCuZnCuZn合金在加热与冷却合金在加热与冷却合金在加热与冷却合金在加热与冷却的过程中，马氏体会随之收缩与长大；的过程中，马氏体会随之收缩与长大；的过程中，马氏体会随之收缩与长大；的过程中，马氏体会随之收缩与长大； 1948194819481948年，前苏联学者库尔久莫夫预测
4、到某些具有马氏体相变的合金会出现热年，前苏联学者库尔久莫夫预测到某些具有马氏体相变的合金会出现热年，前苏联学者库尔久莫夫预测到某些具有马氏体相变的合金会出现热年，前苏联学者库尔久莫夫预测到某些具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变；弹性马氏体相变；弹性马氏体相变；弹性马氏体相变； 1951195119511951年，张禄经、年，张禄经、年，张禄经、年，张禄经、ReadReadReadRead发现发现发现发现Au-47.5%CdAu-47.5%CdAu-47.5%CdAu-47.5%Cd具有形状记忆效应；具有形状记忆效应；具有形状记忆效应；具有形状记忆效应；1963年，美国海军武器试验室（A
5、merical navy Ordinance Laboratory）的Buehler博士等发现Ni-Ti合金具有形状记忆效应，并开发了Nitinol（Ni-Ti-Navy-Ordinance-Laboratory）形状记忆合金；70年代，CuAlNi也被发现具有形状记忆功能；1975年左右，FeMnSi及有些不锈钢也有形状记忆功能，并在工业中得到应用；形状记忆合金的分类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 。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 。全程记忆效应加
6、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 冷却冷却形状记忆的原理形状记忆的原理 一般金属材料受到外力作用后，首先发生弹性变形，达到屈服点，就产生塑性变形，压力消除后留下永久变形。但有些材料，在发生了塑性变形后，经过合适的热过程，能够回复到变形前的形状，这种现象叫做形状记忆效应（SME）。具有形状记忆效应的金属一般是由两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。 普通金属材料普通金属材料 形状记忆合金形状记忆合金马氏体马氏体相变而呈现形状记忆效应记忆效应的。马氏体马氏体相变具有可逆性，将马氏体马氏体向高温相（奥氏奥氏体体）的转变称为逆转变。形状记
7、忆效应记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果 。记忆合金应用连接件和紧固件记忆合金应用连接件和紧固件记忆合金应用连接件和紧固件记忆合金应用连接件和紧固件形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆合合合合金金金金管管管管接接接接头头头头用用用用相相相相变变变变点点点点约约约约-150-150-150-150的的的的TiNiFeTiNiFeTiNiFeTiNiFe合金制备。合金制备。合金制备。合金制备。合合合合金金金金内内内内径径径径加加加加工工工工成成成成比比比比被被被被接接接接管管管管径径径径约约约约小小小小4-54-54-54-5，把把把把管管管管接接接接头头头头浸浸
8、浸浸泡泡泡泡在在在在液液液液态态态态空空空空气气气气中中中中，在在在在低温状态下使内径扩大低温状态下使内径扩大低温状态下使内径扩大低温状态下使内径扩大约约约约7-8%7-8%7-8%7-8%，扩扩扩扩径径径径后后后后管管管管接接接接头头头头用用用用保保保保温温温温材材材材料料料料保保保保持持持持低低低低温，被接管从管接头两侧插入，温，被接管从管接头两侧插入，温，被接管从管接头两侧插入，温，被接管从管接头两侧插入，去去去去掉掉掉掉保保保保温温温温材材材材料料料料，管管管管接接接接头头头头温温温温度度度度上上上上升升升升到到到到室室室室温温温温，内内内内径径径径恢恢恢恢复复复复到到到到扩扩扩扩径径
9、径径前前前前状状状状态态态态，牢牢箍紧被接管牢牢箍紧被接管牢牢箍紧被接管牢牢箍紧被接管。形状记忆管接头形状记忆管接头形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆合合合合金金金金管管管管接接接接头头头头具具具具有有有有高高高高度度度度的的的的可可可可靠靠靠靠性性性性，不不不不需需需需熔熔熔熔焊焊焊焊的的的的高高高高温温温温高高高高热热热热，不不不不会会会会损损损损害害害害周周周周围围围围材材材材料料料料，在在在在低低低低温温温温下下下下易易易易拆卸，便于检修检查。拆卸，便于检修检查。拆卸，便于检修检查。拆卸，便于检修检查。这这这这种种种种管管管管接接接接头头头头在在在在F-14F-14F-14F-14战战战
10、战斗斗斗斗机机机机上上上上使使使使用用用用了了了了10101010万万万万个个个个以以以以上上上上，从从从从未未未未出出出出现过漏油等事故。现过漏油等事故。现过漏油等事故。现过漏油等事故。这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。150mm150mm150mm150mm大大大大口口口口径径径径管管管管接接接接头头头头在在在在海海海海底底底底输输输输油油油油管管管管道道道道及及及及其其其其修修修修补补补补工工工工程程程程上上上上得得得得到应用。到应用。到应用。到应
11、用。F14战斗机战斗机战略核潜艇战略核潜艇密密密密闭闭闭闭中中中中空空空空结结结结构构构构件件件件中中中中很很很很难难难难进进进进行行行行紧紧紧紧固固固固操操操操作作作作，形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆紧紧紧紧固固固固铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。A A A Af f f f点点点点低低低低于于于于室室室室温温温温的的的的合合合合金金金金用用用用来来来来制制制制造造造造紧紧紧紧固固固固铆铆铆铆钉钉钉钉，尾尾尾尾部部部部形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆处处处处理成开口形状；理成开口形状；理成开口形
12、状；理成开口形状；进进进进行行行行紧紧紧紧固固固固操操操操作作作作前前前前，把把把把紧紧紧紧固固固固铆铆铆铆钉钉钉钉浸浸浸浸泡泡泡泡在在在在干干干干冰冰冰冰或或或或液液液液态态态态空空空空气气气气中中中中进进进进行充分冷却，行充分冷却，行充分冷却，行充分冷却，然后把尾部拉直然后把尾部拉直然后把尾部拉直然后把尾部拉直；插入被紧固孔；插入被紧固孔；插入被紧固孔；插入被紧固孔；温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。(a)开口开口(b)拉直拉直(c)
13、插入插入(d)加热加热形状记忆紧固螺钉形状记忆紧固螺钉智能机器人智能机器人形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆合合合合金金金金可可可可制制制制成成成成驱驱驱驱动动动动器器器器、控控控控制器等应用在智能机器人中。制器等应用在智能机器人中。制器等应用在智能机器人中。制器等应用在智能机器人中。形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆驱驱驱驱动动动动器器器器通通通通过过过过适适适适当当当当加加加加热热热热和和和和控控控控制制制制，可可可可完完完完成成成成往往往往返返返返或或或或旋旋旋旋转转转转运运运运动动动动，兼之具有兼之具有兼之具有兼之具有感温功能感温功能感温功能感温功能。形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆控控控
14、控制制制制机机机机构构构构同同同同传传传传统统统统伺伺伺伺服服服服控控控控制制制制机机机机构构构构相相相相比比比比，一一一一个个个个形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆元元元元件件件件就就就就可可可可起起起起到到到到传传传传统统统统机机机机构构构构中中中中传传传传感感感感、驱驱驱驱动动动动和传递和传递和传递和传递三系统功能的作用。三系统功能的作用。三系统功能的作用。三系统功能的作用。智能控制器智能控制器医学应用1.人工心脏用人造肌肉：人工心脏用人造肌肉：可以用形状记忆合金制可以用形状记忆合金制可以用形状记忆合金制可以用形状记忆合金制造人工心脏用人造肌肉，用以充当人造心脏的驱造人工心脏用人造肌肉，用
15、以充当人造心脏的驱造人工心脏用人造肌肉，用以充当人造心脏的驱造人工心脏用人造肌肉，用以充当人造心脏的驱动源。动源。动源。动源。2.血栓过滤器：血栓过滤器：美国美国美国美国用用用用TiNiTiNiTiNiTiNi合金丝试制了用来阻合金丝试制了用来阻合金丝试制了用来阻合金丝试制了用来阻止游动于静脉中的凝血块的过滤器止游动于静脉中的凝血块的过滤器止游动于静脉中的凝血块的过滤器止游动于静脉中的凝血块的过滤器。3.冠状动冠状动脉内脉内支架、支架、食管、胃肠支架食管、胃肠支架4.牙齿矫形丝、牙齿矫形丝、形形脊柱脊柱人造人造关节、关节、脊柱侧弯脊柱侧弯矫形矫形用哈伦顿棒等用哈伦顿棒等日常生活日常生活空空空空
16、调调调调排排排排气气气气口口口口上上上上装装装装有有有有百百百百叶叶叶叶板板板板，风风风风向向向向在制冷时向上、取暖时向下。在制冷时向上、取暖时向下。在制冷时向上、取暖时向下。在制冷时向上、取暖时向下。利利利利用用用用形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆元元元元件件件件传传传传感感感感和和和和驱驱驱驱动动动动特特特特性性性性制制制制造造造造上上上上下下下下自自自自动动动动转转转转换换换换的的的的百百百百叶叶叶叶板板板板。安安安安装装装装在在在在排排排排气气气气口口口口的的的的形形形形状状状状记记记记忆忆忆忆线线线线圈圈圈圈随随随随排排排排气气气气温温温温度度度度变变变变化化化化进进进进行行行行收收收收缩缩缩缩或或或或张张张张开开开开，和和和和另另另另一一一一侧侧侧侧偏偏偏偏动动动动弹弹弹弹簧簧簧簧一一一一起起起起完完完完成成成成双双双双程程程程动作，自动控制百叶板运动。动作，自动控制百叶板运动。动作，自动控制百叶板运动。动作，自动控制百叶板运动。经经经经1010万万万万次次次次以以以以上上上上的的的的动动动动作作作作后后后后证证证证实实实实，形形形形状记忆特性没有任何下降。状记忆特性没有任何下降。状记忆特性没有任何下降。状记忆特性没有任何下降。空调百叶板空调百叶板空调百叶板空调百叶板形状记忆合金眼镜架 谢谢谢谢
