浅谈形状记忆合金材料
浅析形状记忆合金汇总

成绩____浅谈形状记忆合金材料化学专业 2013级蒋文娟指导教师肖凤摘要:形状记忆合金又叫记忆金属,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形变,恢复其形变原始形狀的合金材料。
这种合金在高温(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——热弹性马氏相变体。
关键词:形状记忆合金;马氏相变体;记忆效应Key words:shape memory alloy;Martensitic transformation;memory effect形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能,是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料,可以实现机械结构的微型化和智能化。
形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后,冷却到低温(或室温),并施加变形,使它存在残余变形。
当温加热超过材料的相变点,残余变形即可消失,恢复到高温时的固有形状,如同记住了高温下的状态。
SMA及其驱动控制系统具有许多的优点,如高功率重量比,适于微型化;集传感、控制、换能、致动于一身,结构简单,易于控制;对环境适应能力强,不受温度以外的其他因素影响等,有着传统驱动器不可比拟的性能优点。
形状记忆合金由于具有许多优异的性能,因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。
1发展史1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"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度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。
最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。
他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。
形状记忆合金材料

形状记忆合金材料形状记忆合金材料最早于1951年由美国海军实验室的奥古斯特·索尔兹曼博士发现。
他发现一种铜锌合金在加热后会恢复到其原始形状。
这种合金被命名为“诺博-间兰合金”,后来被进一步研究和改进,形成了现在所称的形状记忆合金材料。
形状记忆合金材料通常由镍、钛、铜、锌等金属元素组成,其中最常用的是镍钛合金,它具有良好的形状记忆效应和恢复力。
形状记忆合金材料有两种记忆效应:一种是热记忆效应,即在加热过程中发生形状改变并冷却后恢复原状;另一种是力记忆效应,即在受力作用下发生形状改变,并在受力消失后恢复原状。
形状记忆合金材料具有许多优点,使其在各个领域得到了广泛应用。
首先,它具有良好的强度和韧性,可以承受高温和高压的环境。
其次,它的形状记忆效应可重复使用,具有稳定性和可靠性。
此外,形状记忆合金材料还可以用来制造微小的机械部件,用于微纳技术和医疗器械等领域。
在航空领域,形状记忆合金材料可以用于制造飞机主动结构,如自动调整气动面和自动调整舵面等。
这些材料可以根据外界条件自动调整形状,提高飞机的机动性和稳定性。
此外,形状记忆合金材料还可以用于燃油喷射器和各种传感器等部件,提高航空器的性能和安全性。
在汽车领域,形状记忆合金材料可以用于制造汽车的结构件,如车身和座椅等。
这种材料可以根据碰撞的力度和方向自动调整形状,从而提高汽车的碰撞安全性。
此外,形状记忆合金材料还可以用于制造行车记录仪和智能导航系统等装置,提高汽车的智能化水平。
在医疗领域,形状记忆合金材料可以用于制造支架和植入物等医疗器械。
这些材料可以依据受力情况自动调整形状,提高植入物在患者体内的适应性和稳定性。
此外,形状记忆合金材料还可以用于制造人工关节和义肢等器械,改善患者的生活质量。
总之,形状记忆合金材料是一种具有广泛应用前景的材料。
随着科学技术的不断进步,对形状记忆合金材料的研究和开发也在不断深入。
可以预见,在未来的发展中,形状记忆合金材料将在各个领域得到更广泛的应用,并促进人类社会的进步和发展。
形状记忆合金的机理及其应用

形状记忆合金的机理及其应用形状记忆合金是一种智能材料,具有在受到外界刺激后恢复原本形状的特性。
它的机理及应用在材料科学领域引起了广泛的关注和研究。
本文将详细介绍形状记忆合金的机理以及其在各个领域的应用。
形状记忆合金的机理是由于其在相变时具有记忆性能。
通常形状记忆合金是一种金属合金,最常见的是钛镍合金。
当形状记忆合金处于高温相时,它可以被塑性变形,而当温度下降时它会回复原来的形状。
这种特性是由于形状记忆合金中存在马氏体相和奥氏体相两种组织结构。
由于形状记忆合金具有记忆形状的特性,它在各个领域都有着广泛的应用。
在医疗领域,形状记忆合金常用于医疗器械的制造。
例如在心脏手术中,可以使用形状记忆合金制成的支架,当支架导入到体内后可以根据体温发生形状变化,从而将支架固定在需要的位置。
形状记忆合金还可以应用于航空航天领域。
例如在航天器的发动机中,形状记忆合金可以用于制造喷嘴部件。
当喷嘴受到高温气流的冲击时,可以通过形状记忆合金的相变来保持喷嘴结构的稳定性,确保发动机的正常工作。
在建筑领域,形状记忆合金也有着广泛的应用前景。
例如可以用于地震防护结构中,当建筑物受到地震力作用时,形状记忆合金可以通过相变来调整结构的形状,减小地震对建筑物的影响。
形状记忆合金还可以用于高端制造领域。
例如在精密仪器的制造中,可以使用形状记忆合金制成的零部件,通过温度的变化来调整零部件的形状,从而实现精密的控制。
形状记忆合金是一种具有智能材料特性的材料,其机理是由于相变具有记忆形状的能力。
形状记忆合金具有着广泛的应用前景,在医疗、航空航天、建筑和高端制造等领域都有着重要的应用价值。
相信随着技术的不断进步,形状记忆合金的应用领域将会更加广泛,为人类社会的发展带来更多的便利和进步。
浅谈形状记忆合金力学性能及其工程应用

浅谈形状记忆合金力学性能及其工程应用形状记忆合金(Shape Memory Alloy),简称SMA,自1963年在美国海军实验室被发现以来,如今已经在机械,航空航天,生物医学等诸多领域都得到了广泛地研究和应用。
SMA一般分为镍钛系,铜系和铁系三大类。
顾名思义,形状记忆合金是具有记忆效应的特殊合金材料,实际上除了形状记忆效应SMA还具有伪弹性,形状记忆合金含有以上两个力学性质。
一般金属受到外力产生弹性变形,随着继续加载,金属在到达屈服点之后将产生不可恢复的塑性变形,应力去除之后材料不能恢复到原来的初始状态。
但是如果将产生塑性变形的金属加热到一定温度之上,材料就能恢复到产生变形之前的状态(恢复变形可达8%的应变量)这就是形状记忆效应。
所谓伪弹性,即当温度高于奥氏体的转换温度(此温度不存在马氏体),加载的应力超过弹性极限的时候,材料产生非弹性变形且稳定存在于该应力水平的持续作用下,一旦应力消除即使不采用加热的方式材料也能恢复到变形状态前的性质。
综上,在SMA中马氏体相变不仅由温度引起,应力也可以诱发马氏体相变。
二者在本质上是一致的,伪弹性是在加载过程中产生应力诱导的马氏体相变,当外力消失后发生马氏体逆相变回到原来的状态,而形状记忆效应那么是通过加热产生马氏体逆相变回到原来的状态。
下面从材料结构和微观组织方面更进一步介绍。
形状记忆合金是具有马氏体相和奥氏体相且二者能相互转化的两相材料。
马氏体是铁碳合金从高温奥氏体(具有面心立方结构)经过急冷淬火后会变得比拟硬,经过抛光浸蚀后在显微镜下观察到的致密组织,其结构是基于奥氏体立方结构某一个面上原子联动所引起的切变型晶格的斜方结构。
马氏体开始相变的温度记为Ms,终了温度以Mf表示。
在加热过程中,奥氏体相变开始的温度用As表示,终了温度为Af。
一般的As>Ms,Af>Mf。
根据马氏体相变温度与奥氏体相变温度之差(As-Ms)以及马氏体的生长方式可分为:热弹性马氏体相变和非热弹性马氏体相变。
材料科学中的形状记忆合金应用

材料科学中的形状记忆合金应用随着科技的不断进步和发展,材料科学在现代产业中扮演着越来越重要的角色。
形状记忆合金作为一种新型材料,在各个领域都有着广泛的应用。
本文将重点介绍形状记忆合金的特点及其应用于生产制造和医疗领域的情况。
一、形状记忆合金的概述形状记忆合金,简称SMA,是一种具有记忆性能的智能材料。
它可以在外界条件变化的刺激下,通过膨胀、收缩、扭曲等形变,以回忆并恢复其预先设定的原始形状。
SMA独特的性质使得它应用在许多领域中,如生产制造、医疗、航空航天等,是一种非常有前景的材料。
二、形状记忆合金的特点1、具有高延展性和强韧度SMA的延展性很强,硬度也相对较高,可以避免在形状改变时断裂或断裂。
这意味着SMA可以在复杂的情况下执行工作任务,例如微型操纵或机械器件的旋转。
2、恢复高频率形状SMA能够以高频率收缩和膨胀,这是因为它的形状记忆机制与传统材料不同。
SMA在变形时需要耗费能量,而这种能量可以显著地快速释放。
因此,在需要快速形状改变的应用中,SMA通常是首选的材料之一。
3、自修复特性优良当SMA遇到轻微的撞击或压力时,具有自我给排氧的能力,并且可以很容易地自我修复。
这种特性使得SMA可以在高压或高温环境下操作,提高了其使用寿命。
三、形状记忆合金在生产制造领域的应用1、飞机零部件SMA通常在飞机机翼等结构中应用,例如作为弯曲和伸缩的元件、使托架或座椅框架易弯曲的关节。
该材料也可以用于航空航天制造中的翼尖,具有改善飞机稳定性的作用。
2、汽车零部件SMA可以用于汽车安全气囊中。
当气囊装置被激活时,SMA 可将包含气囊的体积扩大至数倍,形状的恢复速度也非常快。
四、形状记忆合金在医疗领域的应用1、牙套SMA材料可以被用于矫正牙齿的牙套中。
与传统的钢丝相比,SMA具有更好的恢复能力,更容易适应患者口腔内的形态,可以更好地适应患者需求。
2、内科医学器械SMA也可以被用于泌尿科等领域中的医疗器械中。
例如,可以用SMA制作支架,帮助患者治疗排尿障碍和结石等疾病。
形状记忆合金的原理

形状记忆合金的原理
形状记忆合金(SMA)是一种具有特殊形状记忆性能的金属合金材料,它可以在受到外部刺激后恢复到其原始形状。
这种材料在工程、医学、航空航天等领域具有广泛的应用前景,因此其原理和特性备受关注。
形状记忆合金的原理主要基于固态相变和晶体结构的特殊性质。
在常温下,形
状记忆合金处于一种称为马氏体的相态,此时材料呈现出一种特定的形状。
当受到外部力或温度变化等刺激时,马氏体会发生相变,转变为奥氏体相,从而使材料发生形状变化。
一旦外部刺激消失,材料又会恢复到原始的马氏体相态,恢复原来的形状。
形状记忆合金的这种特殊性质主要源于其晶体结构的特殊性。
在马氏体相态下,形状记忆合金的晶体结构呈现出一种扭曲的形态,这种扭曲结构使得材料能够存储和记忆原始形状。
当马氏体发生相变为奥氏体时,晶体结构重新排列,从而导致材料形状发生变化。
而当外部刺激消失时,晶体结构又会重新排列回马氏体相态,使得材料能够恢复原来的形状。
除了形状记忆性能,形状记忆合金还具有超弹性和耐腐蚀等优良性能。
这使得
它在医学领域有着广泛的应用,例如用于支架和植入物等医疗器械。
在航空航天领域,形状记忆合金也可以用于制造具有自修复功能的材料,提高材料的使用寿命和安全性。
总的来说,形状记忆合金的原理基于固态相变和晶体结构的特殊性质,使得它
具有形状记忆、超弹性和耐腐蚀等优良性能。
这种材料在工程、医学、航空航天等领域有着广泛的应用前景,对于推动材料科学和工程技术的发展具有重要意义。
浅谈形状记忆合金材料的未来的现状及发展

科技视界Science&Technology VisionScience&Technology Vision科技视界瑞典人奥兰德于1932年发现了“记忆”效应。
即在经过加热到一定温度的时候,合金的形状可以变化会改变之前的形状。
所以这种具有特殊性能的金属被人们称作“记忆合金”。
记忆合金问世的80多年来,经过长足的发展,它已经为科学领域做重了重要的贡献,并且它的作用还在向其他各领域无限延伸。
1形状记忆合金材料的发展历程1963年,美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现了每种将元素按照一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度;在这一温度以上将该合金加工成一定的形状,然后将其冷却到转变温度以下。
如果人为地改变其形状后再加热到转变温度以上,该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工而成的形状。
这一发现确定了“形状记忆合金”的的存在。
接着在1969年,镍-钛合金的“形状记忆效应”首次实现了在工业上应用,美国于某种喷气式战斗机的油压系统中应用了镍-钛合金的接头以保证其在温度变化的过程中发生形变,形成牢固紧密的连接。
事实证明这很成功,运用了该种合金后从未发生过漏油、脱落或者是破损等事故。
同年,在人类历史上具有迈进一大步的重要意义的美国“阿波罗”号登月过程中,也应用了形状记忆合金,运用记忆合金制作的直径数米的半球形天线事先被压成一团,装进登月舱带上了天。
到达月球将其取出之后,在阳光的照耀下温度升高,它又“记”起了自己原来的形状,完成了月球和地球之间的信息传输。
而随着技术的不断创新,对形状记忆合金的应用逐渐拓展到机械电子产品、生物医疗等各个方面。
在1970年时,美国就曾用记忆合金制作了F-14战斗上的低温配合连接器。
2形状记忆合金材料的应用现状根据不同的热力载荷条件,形状记忆合金共呈现出了两种性能。
包括“形状记忆效应”和“伪弹性”。
根据形变的效应可将“形状记忆效应分为三种”,这是根据合金产品在温度变化条件下所能够发生的形变现象进行区分。
浅谈形状记忆合金材料

浅谈形状记忆合金材料浅谈形状记忆合金材料引言:时代的发展与材料的发展是相辅相成的。
随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。
现如今材料的研究越来越专业化,并且逐渐倾向于功能化、多样性。
例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。
形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。
一、形状记忆合金及形状记忆效应形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记忆材料中较为重要的材料之一。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。
1、形状记忆合金分类到目前为止,被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。
在这三大类中,根据不同的要求和工作环境,分别在基体中加入和调整一些合金元素的量,使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来,应用在各行各业,以满足各种不同的特殊需求。
(a)Ti-Ni形状记忆合金开发的最早,形状记忆效应最稳定,相对比较成熟,已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。
但由于其原材料Ni 、Ti价格昂贵,且加工成本高等因素,其应用受到限制。
(b)Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。
铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类,但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。
(c)Fe基形状记忆合金发展较晚,成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多,易于加工,在应用方面具有明显的竞争优势,被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料,受到广泛的关注。
2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件(a)马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型,即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的(b)合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构(c)马氏体相变在晶体学上是完全可逆的3、状记忆效应的分类(a)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。
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浅谈形状记忆合金材料引言:时代的发展与材料的发展是相辅相成的。
随着科学技术的进步,材料研究变得尤为重要。
现如今材料的研究越来越专业化,并且逐渐倾向于功能化、多样性。
例如形状记忆材料就是一种典型的新型功能材料。
形状记忆材料是指具有形状记忆效应的金属、陶瓷和高分子等材料,在高温下材料形成一种形状,在冷却到低温时会塑性变形成为另外一种形状,如果对材料进行加热,通过马氏体的逆相变,又可以恢复到高温时的形状,这就是形状记忆效应。
一、形状记忆合金及形状记忆效应形状记忆材料是集感知和驱动于一体的特殊功能材料,其中形状记忆合金是形状记忆材料中较为重要的材料之一。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy简称SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。
1、形状记忆合金分类到目前为止,被开发出来的形状记忆合金主要是Ti-Ni基、Cu基与Fe基三种。
在这三大类中,根据不同的要求和工作环境,分别在基体中加入和调整一些合金元素的量,使得每一个大类中都有一系列合金被开发出来,应用在各行各业,以满足各种不同的特殊需求。
(a)Ti-Ni形状记忆合金开发的最早,形状记忆效应最稳定,相对比较成熟,已在航天工业、汽车工业、电子工业、医学及人类生活领域获得应用。
但由于其原材料Ni 、Ti价格昂贵,且加工成本高等因素,其应用受到限制。
(b)Cu基形状记忆合金因价格便宜、原材料来源广泛、易于加工和制造等原因而得到迅速发展。
铜基形状记忆合金是这三类合金中种类最多的一类,但有实际应用价值的目前只有Cu-Zn-Al和Cu-Al-Ni两种。
(c)Fe基形状记忆合金发展较晚,成本较Ti-Ni系和铜系合金低得多,易于加工,在应用方面具有明显的竞争优势,被认为是一种具有广泛应用前景的功能材料,受到广泛的关注。
2、呈现形状记忆效应的合金的必备条件(a)马氏体相变只限于驱动力极小的热弹性型,即马氏体与母相之间的界面的移动是完全可逆的(b)合金中的异类原子在母相与马氏体中必须为有序结构(c)马氏体相变在晶体学上是完全可逆的3、状记忆效应的分类(a)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。
(b)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。
(c)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。
二、形状记忆金属材料的发展历程1932年,瑞典人XX在金镉合金中首次观察到"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度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
1963年,美国海军XX的XX在研究工作中发现,在高于室温较多的某温度范围内,把一种镍-钛合金丝烧成弹簧,然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状,再放在40 ℃以上的热水中,该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。
后来陆续发现,某些其他合金也有类似的功能。
这一类合金被称为形状记忆合金。
每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度;在这一温度以上将该合金加工成一定的形状,然后将其冷却到转变温度以下,人为地改变其形状后再加热到转变温度以上,该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。
1969年,镍--钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。
人们采用了一种与众不同的管道接头装置。
为了将两根需要对接的金属管连接,选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金,在高于其转变温度的条件下,做成内径比待对接管子外径略微小一点的短管(作接头用),然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩大,再把连接好的管道放到该接头的转变温度时,接头就自动收缩而扣紧被接管道,形成牢固紧密的连接。
美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钛合金接头,从未发生过漏油、脱落或破损事故。
1969年7月20日,美国宇航员乘坐“阿波罗”11号登月舱在月球上首次留下了人类的脚印,并通过一个直径数米的半球形天线传输月球和地球之间的信息。
这个庞然大物般的天线是怎么被带到月球上的呢?就是用一种形状记忆合金材料,先在其转变温度以上按预定要求做好,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带上天去。
放置于月球后,在阳光照射下,达到该合金的转变温度,天线“记”起了自己的本来面貌,变成一个巨大的半球。
再来看一看我国对形状记忆合金的研究。
我国从上世纪70年代末才开始对形状记忆合金展开研究,起步较晚,但起点较高,在材料冶金学方面,特别是实用形状记忆合金的炼制水平已得到国际学术界的认可,在应用开发上也有一些独到的成果。
但是,由于研究条件的限制,在形状记忆合金的基础理论和材料科学研究方面,我国与国际先进水平尚有一定差距,尤其是在形状记忆合金产业化和工程应用方面与国外差距较大。
三、形状记忆合金的特性1、形状记忆效应:合金在某一温度下受外力而变形,当外力去除后,仍保持其变形后的形状,但当温度上升到某一温度,材料会自动回复到变形前原有的形状,似乎对以前的形状保持记忆,这种效应称为形状记忆效应。
2、超弹性:在高于Af点、低于Md点的温度下施加外应力时产生应力诱发马氏体相变,卸载就产生逆相变,应变完全消失,回到母相状态,表观上呈现非线性拟弹性应变,这种现象称为超弹性。
3、高阻尼特性:形状记忆合金在低于Ms点的温度下进行热弹性马氏体相变,生成大量马氏体变体(结构相同、取向不同),变体间界面能和马氏体内部孪晶界面能都很低,易于迁移,能有效地衰减振动、冲击等外来的机械能,因此阻尼特性特别好。
4、耐磨性:在形状记忆合金中,Ti-Ni合金在高温(CsCl型体心立方结构)状态下同时具有很好的耐腐蚀性和耐磨性。
可用作在化工介质中接触滑动部位的机械密封材料,原子能反应堆中用做冷却水泵机械密封件。
5、逆形状记忆特性:将Cu-Zn-Al记忆合金在Ms点上下的很小温度范围内进行大应变量变形,然后加热到高于Af点的温度时形状不完全恢复,但再加热到高于200ºC时却逆向地恢复到变形后的形状,称为逆形状记忆特性。
6、电阻特性:对于初始组织为马氏体的Ni-Ti合金,在拉伸过程中电阻与应变之间呈线性关系;对于初始组织为奥氏体或奥氏体、马氏体两者混合的Ni-Ti合金,当发生应力诱发马氏体相变后,曲线的斜率降低,相变前后电阻-应变关系保持线性关系。
四、形状记忆合金材料的应用形状记忆合金由于具有许多优异的性能,因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。
1、航空航天工业形状记忆合金已应用到航空和太空装置。
如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件,欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。
由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制,其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰,以及叶片型线的微小偏差。
这就需要一种平衡叶片螺距的装置,使各叶片能精确地在同一平面旋转。
欧洲和美国还正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料,一种叶片的轨迹控制器是现在已有的产品,它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置,大大改善了震动情况。
形状记忆合金材料还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线,人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线,再在低温下把它压缩成一个小铁球,使它的体积缩小到原来的千分之一,这样很容易运上月球,太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状,按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。
形状记忆合金材料广泛地应用于航天航空领域不但可以提高相关设备的性能,也可以为远距离的信息传输架设桥梁,为我们更好了解地球以外的广阔天地做出贡献。
2、机械电子产品1970 年美国用形状记忆合金制作 F-14 战斗上的低温配合连接器,随后有数以百万以上的连件的应用。
形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中应用。
另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝,用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。
这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置,并能在-65~300℃可靠地工作。
已开出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接[6]。
将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧,用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。
用于制造精密仪器或精密车床,一旦由于震动、碰撞等原因变形,只需加热即可排除故障。
在机械制造过程中,各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上,现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具,这种装置叫驱动汽缸,它具有效率高灵活,装夹力大等特点。
3、生物医疗用于医学领域的 Ni-Ti合金是医用生物材料的佼佼者,在临床医学和医疗器械等方面广泛应用。
除了拥有形状记忆效应或超弹性外,还满足化学和生物学等方面的要求,即良好的生物相容性。
TiNi 可与生物体形成稳定的钝化膜。
在医学上 TiNi 合金主要应用有:(a)牙齿矫形丝用超弹性 TiNi 合金丝和不锈钢丝做的牙齿矫正丝,其中用超弹性 TiNi 合金丝是最适宜的。
通常牙齿矫形用不锈钢丝 CoCr 合金丝,但这些材料有弹性模量高,弹性应变小的缺点。
为了给出适宜的矫正力,在矫正前就要加工成弓形,而且结扎固定要求熟练。
如果用 TiNi 合金作牙齿矫形丝,即使应变高达10%也不会产生塑性变形,而且应力诱发马氏体相变(stress-induced martensite)使弹性模量呈现非线型特性,即应变增大时矫正力波动很少。
这种材料不仅操作简单,疗效好,也可减轻患者不适感。
(b) 脊柱侧弯矫形各种脊柱侧弯症(先天性、习惯性、神经性、佝偻病性、特发性等)疾病,不仅身心受到严重损伤,而且内脏也受到压迫,所以有必要进行外科手术矫形。
目前这种手术采用不锈钢制哈伦敦棒矫形,在手术中安放矫形棒时,要求固定后脊柱受到的矫正力保持在30~40kg以下,一但受力过大,矫形棒就会破坏,结果不仅是脊柱,而且连神经也有受损伤的危险。
同时存在矫形棒安放后矫正力会随时间变化,大约矫正力降到初始时的30%时,就需要再进行手术调整矫正力,这样给患者在精神和肉体上都造成极大痛苦。
采用形状记忆合金制作的哈伦顿棒,只需要进行一次安放矫形棒固定。
如果矫形棒的矫正力有变化,以通过体外加热形状记忆合金,把温度升高到比体温约高5℃,就能恢复足够的矫正力。
另外,外科中用 TiNi 形状记忆合金制做各种骨连接器、血管夹、凝血滤器以及血管扩张元件等。
同时还广泛应用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿科、妇科等,随着形状记忆的发展,医学应用将会更加广泛。