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  • 1 # 使用者70043032455

    形狀記憶合金是一種特殊的合金,存在一個記憶溫度,在記憶溫度以下可以任意加工,當溫度回到記憶溫度時,可以恢復到加工前的形狀,在未來,它將是工程主要材料之一比如說鈦,在加熱後,會恢復到加工前的形狀 形狀記憶合金是一種特殊的合金,存在一個記憶溫度,在記憶溫度以下可以任意加工,當溫度回到記憶溫度是,可以恢復到加工前的形狀 形狀記憶合金的研究、發現至今為止已有十幾種記憶合金體系。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等

    他們有兩個共同特點:

    1,彎曲量大,塑性高

    2,在記憶溫度以上恢復以前形狀。

    在我印象中,最早發現的記憶合金好像是50%Ti+50%Ni 。

    記憶金屬一般受溫度影響較大,在某一溫度下是一種狀態,改變溫度狀態會改變,但當溫度恢復到原來時,狀態也就回到原來。

    這種金屬的M轉變具有可逆性,它受溫度變化影響,在一定溫度以上恢復為它變形前的形狀.人造衛星的太陽能電池板就可以用它製造。

    神秘的形狀記憶合金

    在一次新材料的研討會上,一位教授手持一個盛有水的玻璃瓶,上面插有一隻漂亮的用紙做的蝴蝶,他走上講臺一言未發,從容的掏出打火機把瓶子加熱,不一會只見蝴蝶的翅膀飛舞起來,這一試驗引起了與會者的極大興趣,原來在蝴蝶下面有一根所謂“形狀記憶”合金絲,這根絲隨著水溫的升高和降低會突然伸長或縮短。所謂形狀記憶效應是指合金經變形後,在一定的條件下,仍能恢復至原始形狀的現象。

    形狀記憶效應來源於一種熱彈性馬氏體相變。一般的馬氏體相變作為鋼的淬火強化的方法從古代便為人所用,就是把鋼加熱到某個臨界溫度以上保溫一段時間,然後迅速冷卻,例如直接插入冷水中(稱為淬火),這時鋼轉變為一種稱為馬氏體的結構,並使鋼硬化。這種馬氏體相變有一個特別的性質,在一定的溫度下一旦形成的馬氏體隨著時間延長不再長大,為了增加馬氏體的量,必須進一步降低溫度,產生新的馬氏體。後來,在某些合金中發現了不同於上述的另一種所謂熱彈性馬氏體相變,熱彈性馬氏體一旦產生可以隨著溫度降低繼續長大。相反,當溫度回升時,長大的馬氏體又可以縮小,直至恢復到原來的狀態,即馬氏體隨著溫度的變化可以可逆地長大或縮小,由於馬氏體的體積一般比原始狀態要膨脹一些,而且馬氏體相變伴隨著晶體中規則的切變,因此熱彈性馬氏體相變隨之伴有形狀的變化。

    早在1951年美華人在一次試驗中偶然發現了金-鎘合金有形狀記憶特性,當時並未引起重視,1953年又在銦-鉈合金發現這類效應,1963年發現鎳-鈦合金具有形狀記憶特性後,掀起了這類合金研究的熱潮,併產生了多種實用化的新思想,新的形狀記憶合金應運而生,後來還發現了具有雙向記憶效應,即鉚釘如用雙向記憶合金製作時,把鉚好的鉚釘重新降溫後,鉚釘又會變直,正如本節開始提到的蝴蝶下面的合金絲便是雙向記憶合金,隨溫度的變化可來回伸長或縮短,引起蝴蝶翅膀上下翻飛。

    形狀記憶合金不僅具有理論上的重大意義,更重要的是工業中的應用價值。最先報道的是用形狀記憶合金製作月面天線。月面天線伸展開來很寬大,火箭無法容納,那麼,如何把這樣一個天線送上太空,送上月球呢?正是形狀記憶合金神話般地解決了這一難題。用Ni-Ti合金絲在馬氏體相變溫度以上,先做成月面天線,然後在低於Mf的溫度把月面天線壓成小團裝入運載火箭,當發射至月球表面後,透過太陽能加熱而恢復原形,在月球上展開成為正常工作的月面天線。用形狀記憶合金製作插頭與插座或管子連結器有很大的優點,先把形狀記憶合金做成比需連結的不鏽鋼管略小的管聯結器,將它冷至Mf溫度以下,加以擴徑至比連線管略大,然後順利套在連線管上,最後升溫至Af以上(即使用溫度),聯結器即自動收縮,於是兩根管被牢固地連線起來。美國空軍F-14飛機曾經用此類聯結器連線油壓系統和加壓水系統的管道,據說近30萬個接頭,無一發生事故,在海軍的潛艇和軍艦上也大量使用形狀記憶合金管接頭,因為在這些場合中,管道排列十分密集,一般的方法無法實行管道的連線。

    形狀記憶合金用於低質能源的利用上具有深遠的意義。目前已將形狀記憶合金成功地用於醫學上,作為牙科的齒形矯正器,在Ms溫度以上把形狀記憶合金絲做成正常的形狀,然後在低於Mf溫度下變形並套在不正常的畸形牙上,當溫度上升至口腔的溫度後,矯正器自動變成正常形狀,把畸形牙矯正。還可用於矯正脊椎側彎。靜脈過濾器是,把篩狀過濾器在低溫拉成直線,送入靜脈,受體溫加熱後,變成篩狀,起到過濾凝血的作用。目前正在用形狀記憶合金試製人造腎的微型泵、可以收縮的人造肌肉及人造心臟等。

    形狀記憶合金的發明與應用,使人們對於金屬材料的特性及功能開闊了眼界,神秘的被人們稱之為機敏或智慧材料的大門被打開了。

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