形状记忆合金
形状记忆合金
• Ti-Ni合金中有三种金属化合物：Ti2Ni，TiNi和TiNi3 • 近等原子比的Ti-Ni 合金是最早得到应用的一种记忆合金。 由于其具有优异的形状忆效应、高的耐热性、耐蚀性、高 的强度以及其他合金无法比拟的热疲劳性与良好的生物相 容性以及高阻尼特性等，因而得到广泛的应用。 •
• Ti-Ni 记忆合金的相变温度对成分最敏感，含Ni量每增加 0.1%，就会引起相变温度降低10℃，添加的第三元素对
非热弹性马氏体相变 非热弹性马氏体的热滞后现象严重，连续冷却中不断形成 马氏体，而且每个马氏体片都是以极快的速率长到最后大小， 马氏体量由成核率和马氏体片的大小来确定，与马氏体片的生 长速率无关。
热弹性马氏体相变
热弹性马氏体相变，相变温度滞后很小，马氏体相和母相
间保持着弹性平衡。马氏体片可随着（温度或外应力）驱动 力的改变而反复发生长大或缩小。具有这种特征的马氏体称 为“热弹性马氏体” 。 具有热弹性马氏体转变的合金会产生“超弹性”和“形状
Ti-Ni 合金相变温度的影响也很大。
优缺点
• 具有丰富的相变现象、优异的形状记忆和超弹性性能、良 好的力学性能、耐腐蚀性、生物相容性以及高阻尼特性； • 研究最全面、记忆性好、实用性强的形状记忆合金材料， 是目前应用最为广泛的形状记忆材料； • 缺点：制造过程较复杂，价格较昂贵。
铜系形状记忆合金 与Ti-Ni合金相比，Cu-Zn-Al制造加工容易，价格便宜， 并有良好的记忆性能，相变点可在一定温度范围内调节， 见表3-5，不同成分的Cu-Zn-Al合金相变温度不同。
双程形状记忆效应
形状记忆合金 全程形状记忆效应——当加热时恢复高温相形状，冷 却时变为形状相同而取向相反 的高温相形状的现象。只能在 富镍的Ti- Ni合金中出现。
cu-基形状记忆合金
cu-基形状记忆合金Cu-基形状记忆合金（Cu-based shape memory alloys，简称Cu-SMA）是一类以铜为主要成分的形状记忆合金。
它们具有良好的形状记忆效应和超弹性特性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
Cu-基形状记忆合金通常由铜、镍、锌、钛等元素组成，其中铜和镍是主要元素。
Cu-基形状记忆合金的主要性能特点如下：1. 形状记忆效应：在一定的温度范围内，合金发生相变，从而实现自变形和恢复原状的能力。
2. 超弹性：Cu-基形状记忆合金在变形过程中，具有很高的弹性极限和应变恢复能力。
3. 良好的疲劳性能：Cu-SMA在反复变形过程中，具有较低的疲劳极限和良好的耐疲劳性能。
4. 耐腐蚀性：Cu-基形状记忆合金具有较好的耐腐蚀性能，适用于腐蚀环境下的应用。
5. 易于加工：Cu-SMA具有较高的塑性，可以采用传统的金属加工方法进行加工和成型。
根据组成和性能特点，Cu-基形状记忆合金可分为以下几类：1. Cu-Ni系：这是最常用的Cu-基形状记忆合金，具有较好的形状记忆效应和超弹性。
Cu-Ni合金中，镍含量一般在30%-50%之间。
2. Cu-Zn系：Cu-Zn合金具有较高的抗拉强度和耐腐蚀性能，但形状记忆效应相对较差。
锌含量一般在10%-40%之间。
3. Cu-Ti系：Cu-Ti合金具有较高的弹性极限和抗拉强度，但在高温下易发生相变。
钛含量一般在5%-15%之间。
4. Cu-Ni-Ti系：这是近年来发展较快的一类Cu-基形状记忆合金，具有优良的形状记忆效应、超弹性和耐腐蚀性能。
镍和钛的含量分别在30%-50%和5%-15%之间。
Cu-基形状记忆合金在我国的研发和应用取得了显著成果，已成功应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
未来，随着科学技术的进步和市场需求的增长，Cu-SMA在我国的发展前景十分广阔。
未来潜力材料之形状记忆合金
形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）是一种由两种以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性，广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域。
形状记忆合金按合金种类主要分为镍钛基形状记忆合金（Ni-Ti SMA）、铜基形状记忆合金（Cu SMA）、铁基形状记忆合金（Fe SMA）3类。
其中，镍钛基形状记忆合金包括Ni-Ti-Cu、Ni-Ti-Co、Ni-Ti-Fe、Ni-Ti-Nb等具有较高实用价值的记忆合金；铜基形状记忆合金主要有Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Ga、Cu-Sn等种类；铁基形状记忆合金主要有Fe-Pt、Fe-Mn-Si、Fe-Ni-Co-Ti、Fe-Mn-Al-Ni、Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni等种类。
1/形状记忆合金的研究现状形状记忆合金因其独特的形状记忆效应一直是各主要国家的研究热点。
近年来，美国、欧洲、日本等国家和地区针对形状记忆合金制备工艺、成分配比、与先进制造技术结合的研究已取得显著的进展，尤其以4D打印技术为代表的先进制造技术使用形状记忆合金作为原材料，扩展了其在软体机器人、医疗器械、航空航天等领域的应用范围。
（一）中美欧等国开发出多种形状记忆合金制备新工艺，扩大了材料应用范围形状记忆合金/聚合物的制备方法主要有熔炼法、粉末冶金法、喷射沉积工艺、4D打印技术等，再根据应用需求配置后续的锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工等成型工艺。
其中，熔炼法是传统金属冶金工艺，在真空下将金属原材料通过电子束、电弧、等离子体、高频感应等方式加热后进行熔炼，易产生杂质污染、成分不均匀、能耗高等问题，且需要经过切割加工形成合金产品。
而粉末冶金法则是利用金属或合金粉末进行热等静压和烧结，制备出最终形状的合金产品。
形状记忆合金
形状记忆合金的特点
普通金属材料弹性应变 一般不超过0.5%，而超 弹性 材料的超弹性应 变则达5%-20%。在介 入医 疗领域有超过 80%的产品利用的是N i -T i合金 的超弹性，它 使得合金支架或合金丝 具有良好的柔顺性，可 以与柔软且复杂的人体 内管道很好的贴合。
形状记忆合金的特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
形状记忆合金在低于M。 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）， 变体问界面能和马氏 体内部孪晶界面能都 很低，易于迁移，能 有效地衰减振动、冲 击等外来机械能，因 此阻尼特性特别好， 可用做防振材料和消 声材料。
形状记忆的原理
铁有两种不同的基本晶体结 构，即体心立方铁和面心立方 铁。 这种由相同的原子组成的不 同的晶体结构，在材料学中又 称为不同的“相”。 体心立方铁和面心立方铁属 不同的“相”，前者称为α ~Fe (铁素体)，后者称为 γ~Fe(奥氏体)。
形状记忆合金就是利用一些材料的晶体 结构在改变外界条件时的相互转变来使其 具有形状记忆功能的。
概念及简介
并列
单程记忆效应
双程记忆效应
全程记忆效应
在较低的温 度下变形， 加热后可恢 复变形前的 形状
加热时恢复 高温相形状 ，冷却时又 能恢复低温 相形状
加热时恢复 高温相形状 ，冷却时变 为形状相同 取向相反的 低温相形状
概念及简介 • 1932年由瑞典人Olander在研究Au-Cd合金时首 次观察到“记忆”效应 • 1938年美国哈佛大学A. B. Greninger等美国哈佛 大学A. B. Greninger等在一种Cu-Zn合金中发现 了一种随温度的升高和降低而逐渐增大或缩小的 形状变化。 • 1963年，美国海军武器试验室（Americal 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；形状记忆合金所具有的“形状记忆” 和 “ 超弹性” 两大特殊功能，引起国际材料科学界 的极大兴趣。
形状记忆合金
浅谈形状记忆合金传统观念认为，只有人和某些动物才有“记忆”的能力，非生物是不可能有这种能力的。
难道合金也会像人一样具有记忆能力吗？答案是肯定的，形状记忆合金就是这样一类具有神奇“记忆”本领的新型功能材料。
形状记忆效应是指具有一定形状的固体材料,在某种条件下经过一定的塑性变形后,加热到一定温度时,材料又完全恢复到变形前原来形状的现象，即它能记忆母相的形状。
具有形状记忆效应的金属一般是两种以上金属元素的合金，这样的合金成为形状记忆合金。
其主要技术指标如下：机械性能：拉伸强度：700－900Mpa（热处理）延伸率：15－30%形状记忆功能：单程（N=1）6－10%，双程（N=10-107）0.5-5%物理性能：密度：约6.5g/cm3.热膨胀系数：10-106/℃.熔点：约1300℃，导弹率：0.209W/cm℃（室温）. 比热：6-8Cal/mol℃电阻率：(50－110) ×10-6chm.cm。
那么形状记忆合金是如何被发现，原理是什么，有哪些具体的应用，又经历了怎样的发展呢？在接下来的文字中你将找到答案。
1963年，美国海军军械研究室在一项试验中需要一些镍钛合金丝，他们领回来的合金丝都是弯弯曲曲的。
为了使用方便，于是就将这些弯弯曲曲的细丝一根根地拉直后使用。
在后续试验中一种奇怪的现象出现了：当温度升到一定值的时候，这些已经被拉得笔直的合金丝，突然又魔术般地迅速恢复到原来弯弯曲曲的形状，而且和原来的形状丝毫不差。
再反复多次试验，每次结果都完全一致，被拉直的合金丝只要达到一定温度，便立即恢复到原来那种弯弯曲曲的模样。
就好像在从前被“冻”得失去知觉时被人们改变了形状，而当温度升高到一定值的时候，它们突然“苏醒”过来了，又“记忆”起了自己原来的模样，于是便不顾一切地恢复了自己的“本来面目”。
形状记忆合金可以分为三类：单程记忆合金、双程记忆合金、全程记忆合金。
如图1所示，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；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；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。
形状记忆合金
TiNi形状记忆合金在医学领域的应用现状：
用于医学领域中的记忆合金必须满足化学和生物学等方面可靠性的 要求。实验证明，现有记忆合金中仅有TiNi形状记忆合金满足上述条 件，因此它是目前医学上使用的唯一一种记忆合金。因其具有奇特的形 状记忆效应、生物相容性、超弹性及优良的耐磨性，所以它在临床和医 疗器械等方面获得了广泛的应用。 （1）TiNi形状记忆合金在治疗机械中的应用：从目前的研究成果来看，TiNi形 状记忆合金元件的形状恢复力与其特征尺寸2次方成正比，且特征尺寸减小后 其表面积增加，冷却加快,这些特性使得其在医疗器械领域中得到了较广泛的应 用,主要表现在以下几个方面。
SMART MATERIALS - SHAPE MEMORY ALLOY (SMA)
MUSCLE WIRE
The diagramshows a battery and switch connected to muscle wire. A small weight stretches the muscle wire approximately 3 to 5 percent of its length. However, when a current is applied to the wire, it shortens lifting the weight. This cycle of turning on and off the current has the effect of lifting and then lowering the weight.
SMA的应用
SMA管接头：可以得到比一般接头更好的连接效果。接头内径比被 接管外径小4%。操作时，接头浸内径回复到扩径前的状态，箍紧被接管。 类似的用途还有电源连接器、自紧固螺钉、自紧固夹板、固定销、密封 垫圈、接骨板和脊柱侧弯矫形哈伦顿棒等。
形状记忆合金
形狀記憶合金形狀記憶合金，Shape Memory Alloy(SMA)，是一種加熱後能恢復其原有形狀的特殊合金。
最早是在1951年時，在Au-Cu合金中發現具有形狀記憶的特性，之後又陸續在許多合金中發現有類似的反應，目前較引人注目的有Ti-Ni系合金及Cu系合金。
而形狀記憶合金所表現出來的特性有兩種，一種是形狀記憶效應(Shape Memory Effect，SME)，一種是擬彈性效應(Pseudeoelastic Effect)。
形狀記憶合金的特色一般金屬的塑性變形乃是由於差排的移動，而差排移動之後造成的塑性變形無法用加熱方法使其恢復形狀。
在形狀記憶合金中，當材料溫度降低，一種新的結構，我們稱之為麻田散相，會自原來的結構（我們稱之為奧斯田母相）中長出。
而其過程為可逆的，當溫度升高時，會轉換成奧斯田母相。
形狀記憶效應是利用當溫度低於麻田散相轉換溫度時，若外力超過彈性極限，材料結構會重新排列，使材料產生如塑性變形的情形，當溫度升高時，麻田散相會轉換回原來的奧斯田母相，而記得原來的樣子。
當溫度高於麻田散相轉換溫度，外加應力一樣會促使奧斯田母相產生麻田散相而得到如塑?岒雱峈滷“峞A，但是若外力去除，不穩定的麻田散相將轉換回母相，此時其“塑性變形“會隨之消失，故稱此種效應為擬彈性效應。
一班來說，金屬的彈性變形量只有２％，形狀記憶合金能夠承受的彈性變形量是一般金屬的四到五倍。
而形狀記憶效應或擬彈性效應的發生，完全取決於材料的麻田散轉換溫度相對於測試溫度的變化，如（圖一）是發生此兩種效應的應力及溫度範圍相對於滑移臨界應力的關係。
（圖二）形狀記憶效應與擬彈性效應的示意圖。
如何製作形狀記憶合金使用形狀記憶合金最重要的就是它的麻田散相轉換溫度，此一轉換溫度會因經歷此寸、外加應力、熱循環次數....等因素而改變，其中以合金成份的改變對麻田散相轉換溫度的影響最劇烈，以Cu-Zn-Al記憶合金來說，增加一個重量百分比的鋅會使麻田散相轉換溫度下降51℃；增加一個重量百分比的鋁會使麻田散相轉換溫度下降134.5℃之多，因此成份的控制包括正確的百分比及均勻的品質將非常重要。
形状记忆合金
形状记忆合金的应用
由于SMA具有上述特性， 使得其在许多领域都有
广泛的应用。以下是 SMA的一些典型应用
形状记忆合金的应用
机器人：在机器人领域，SMA可 以用于制作驱动器，用于实现
机器人的自主运动。此外，SMA 还可以用于制作可变形的机器 人手臂和腿部
航空航天：在航空航天领域，SMA 可以用于制作智能驱动器，用于 控制机翼、火箭发动机等的关键 部件。此外，SMA还可以用于制作
形状记忆合金的未来发展趋势
总之，形状记忆合金在未来将会有更广泛的应用和更 重要的价值
x
随着科技的不断进步和创新，我们期待着SMA在更多的 领域中发挥其独特的优势和潜力
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形状记忆合金的未来发展趋势
01
与其他材料的结合：未来，SMA 可以与其他材料结合，形成新的 复合材料或功能材料。例如，将 SMA与高分子材料结合，可以制 作出具有形状记忆效应和高强度 的高分子复合材料
智能化应用：随着智能化时代
02 的到来，SMA的智能化应用将 会越来越广泛。例如，将SMA 与传感器结合，可以制作出具 有自适应能力的智能传感器
热敏元件和执行器
智能材料：在智能材料领域， SMA可以用于制作智能驱动器， 用于实现材料的自适应变形。 此外，SMA还可以用于制作温 度敏感材料等
医疗：在医疗领域，SMA可以用 于制作可变形支架，用于治疗动 脉硬化等疾病。此外，SMA还可 以用于制作牙齿矫正器等医疗设 备
形状记忆合金的未来发展趋势
形状记忆 合金
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形状记忆合金的特性
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形状记忆合金的应用
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项
目
M相变 最大7.5% 大490MPa 20~35℃ -50~+110℃ 103~104
R相变 最大1% 最大98MPa 1.5~3℃(敏感) -10~+70℃ 106
形状恢复量 回复应力 温度滞后量 动作温度范围 疲劳寿命
M相变的记忆恢复量及回复应力虽大，但温度滞后量也大。而R 相变的记忆回复量及回复力虽小，但温度滞后量也小。相应地后 者的疲劳寿命高，这对于作为执行机构的记忆材料是非常关键的。
单程 双程 全程
加热
冷却
二 马氏体相变
α-Fe： 910℃以下为体心立方晶格结构的Fe
γ-Fe： 910℃以上为面心立方晶格结构的Fe
铁素体(F)：碳溶解到α-Fe中形成的固溶体为铁素体(F)；
奥氏体(A)： 碳溶解到γ-Fe中形成的固溶体为奥氏体(A)； 马氏体(M)：如果奥氏体以较大的冷却速度过冷，奥氏体
进行。
加热时，马氏体在达到As之前已经分解(如Fe-C合金)，因
而不发生逆转变。
非热弹性马氏体微观形貌
1. As-Ms 大；
2. 相变速度快 (0.050.5us)； 3. 转变靠马氏体形核 和长大完成
热弹性马氏体相变
热滞后小、马氏体量的变化通过马氏体片缩
小或长大来完成、冷却时界面容易移动的马
用Co和Fe置换一部分Ni，
用V、Cr、Mn置换Ti， 相变温度点Ms下降。
用Cu置换Ni，相变温度几乎不变。
添加Nb元素会使NiTi合 金的相变温度滞后(AfMf)和相变伪弹性的应力
滞后都增加。
添加Cu，伪弹性滞后减小，
添加Nb，伪弹性滞后增加。
1.4、NiTi基形状记忆合金的制备
和C，N，O等元素起反应，于是基体中的Ni浓度就相 对增加，造成相变温度下降。O元素也一样，和Ti反 应后生成Ti4Ni2O，基体中Ni的相对浓度也增加，同 样造成相交温度下降。TiNi合金中的O元素的固溶量 只有0.045%，混入合金中的O元素几乎全部析出，另 外，它将使合金的机械性能下降。
TiC ， Ti4Ni2O 不仅影响相变温度，也影响合金的 机械加工性能，因而熔炼中对熔炼气氛，坩埚材 质要谨慎选择。
剧冷却，再放入400℃左右的温度下经历几个小时时效处
理的方法。
利用了Ni含量较多、有化合物析出、造成析出硬化这一
特点，所以时效记忆处理方法只对Ni含量在50.5at%以上 的合金才有效。
其形状记忆效应与中温处理所得到的不相上下，但工艺
复杂，成本较高。
1.5.2、双程记忆效应的记忆处理
(1)强制变形
第一节 概述
1969年7月20日晚10点56分(美国东部时间)，美国宇航
员尼尔-阿姆斯特朗从“阿波罗11号”飞船登月舱走出，
在月球表面留下人类登月的第一个脚印，实现了人类
登月梦 ，他说 “这是个人的一小步，但却是人类的一 大步。”
两个问题：
Apollo 11号
宇航员的形象和声 音是如何传到地球 的？
氏体相变称为热弹性马氏体相变。
形状记忆效应被认为是热弹性马氏体可逆转变 的结果。
热弹性马氏体相变的一般特征
（1）马氏体量是温度的函数
加热或冷却时，马氏体会出现收缩 和长大现象。
CuAl14Ni4.2单晶奥氏体基体中的马氏体 箭随冷却和加热而生长和退缩
（2）相变滞后温度小，相变驱动力小。
（3）母相界面和马氏体界面有良好的协调性。
寻找成本低廉的形状记忆合金
• 1963年，美国海军军械研究所宣布在NiTi合 金丝中发现了形状记忆效应。 强度高、塑性大、耐腐蚀性好、成本相对低 廉等，形状记忆合金的广泛应用。 • 70年代，Cu基形状记忆合金
• 80年代，Fe基形状记忆合金
• 有机高分子材料、无机陶瓷等
（a）未变形
（b）变形
形状记忆效应与相变伪弹性的关系
相变伪弹性和形状记忆效应的本质是一样的，都与热弹性马氏
体相变密切相关的。区别仅仅在于一个是应力诱发相变，一个 是热诱发相变。 应力诱发产生的马氏体相变，不仅可 能是从母相→马氏体相的转变，也可 能发生在一种马氏体相→另一种马氏 体相的转变，出现多阶段相变伪弹性
效应。
CuAlNi合金多台阶伪弹性 应力-应变曲线
当Af<T<Md 时，合金出 现伪弹性 （超弹性）
当实验温度高于 Md时，应力-应 变曲线的形状与 普通金属无本质 区别 ，应力大时， 发生塑性变形
在超弹性效应中，能回弹的延伸量很大，可比一般钢的弹性
形变量达8~10倍。NiTi合金的超弹性行为有一个应力基本不 变的弹性区，延伸量可达到8%。当应力卸除时，该变形量 几乎在恒定应力下回弹。
时，则产生的变形量无需加热只需卸载后便能自然回复。
伪弹性：相对于弹性而言 一般金属材料：弹性变形是指应力一应变曲线是直线， 且加载与卸载时的直线是重合的 伪弹性是指应力──应变曲线是非线性的，加载和卸载时 的曲线不重合，有滞后现象
形状记忆效应和相变伪弹性出现的条件
当T<Mf时， 合金出现 形状记忆 效应
3.转变靠马氏体片缩小或 长大完成 4.两相界面始终保持着 良好的协调性
热弹性马氏体相变
三 形状记忆合金的回复机制
母相 →冷却→马氏体 →变形→变形马氏体→加热 → 母相
四 应力诱发马氏体相变和相变伪弹 性(超弹性)
应力诱发马氏体相变：由外部应力诱发产生的马氏体相变
超弹性效应：若加载与变形是在超过某一特定的温度下进行
中的碳原子没有扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含 碳过饱和的固溶体，称为马氏体(M)
马氏体相变：
A
Af
由高温下保持稳定的晶体 结构的母相（奥氏体）， 转变为低温下保持稳定晶 体结构马氏体相，叫马氏 体相变。
热滞后 Ms
As
由马氏体到母相（奥氏体）
的相变叫做马氏体逆相变
Mf
M
热滞后： 冷却时高温母相转变为马氏体的开始温度Ms与加 热时马氏体转变为母相的起始温度As之间的温度差称为热 滞后（As-Ms）。
表面浮凸宏观形状变化。但这种形变与滑移形变不同。
并不是所有有马氏体相变的合金都具有形 状记忆效应！
非热弹性马氏体相变：
长大实现的。各个马氏体片几乎是 在瞬间就长到最终大小，且不会因温度降低而再长大，相 变过程是以在未相变的母相领域内生成新的马氏体的形式
存在中间相。
NiTi合金的马氏体相变和逆相变是分阶段进行的。
马氏体相变时为：P→IC→R→M 马氏体逆相变时为：M→R→IC→P
母相和R相之间也是晶体学可逆的。
IC相
相变只有很少原子变位，晶格不发生变化。
R相(Rhombohedral相)，菱面体结构，R相变发生形状变化，
但形状变化不大，只有马氏体相变时变形量的1/10左右。
(2)低温处理
所谓低温处理，就是在800℃以上的高温下使合
金材料完全退火，然后在室温下成形加工，再放
入200-300℃温度下保温数分钟至数十分钟。
由于经过完全退火，合金材料变得十分柔软，非
常容易加工成形，特别适合做成形状复杂、曲率
半径很小的产品。
(3)时效处理
时效处理就是经过800℃1.1、NiTi合金的晶体结构
BCC结构（a=0.301-0.302nm） 原子比为1:1左右。
NiTi合金的马氏体相单胞结构为单斜晶结构，晶格常 数为a=2.889Å，b=4.12Å，c=4.622Å，=96.80°。
1.2、NiTi合金的依次相变和R相变
NiTi合金在发生马氏体相变过程中，在母相和马氏体相之间
对低温马氏体状态下的合金进行一定限度的、10%以上的强制变形。
(2)约束加热
将变了形的形状约束固定下来，然后将合金加热到高于Af温度50K ，
甚至更高一些的方法。 (3)训练
将合金元件变形到估计能回复的程度，然后将合金元件加热，使它回
复原来形状，反复多次地重复上述变形、加热。即可得到双程形状记 忆效应。
(1)中温处理 中温处理是将冷加工后的合金材料按照所需要的形状加工成型，
然后在400℃到500℃之间进行几分钟到几个小时的加热保温。
形状记忆合金作为执行元件使用，又频 繁做功时，希望疲另寿命尽可能长，此 时400℃下记忆处理为好。
当和偏压元件组合使用，或者采用差动式 双程记忆合金元件，希望低温时的变形力 和高温时的回复力之差很大时，500℃温 度下的记忆处理
热水
冷水
（c）放入热水中，形状完全恢复
形状记忆合金
形状记忆现象演示
第二节 形状记忆合金的特性
一 形状记忆效应与马氏体相变
形状记忆效应：在一定的状态下施加应力产生百分之几到十几的
变形量之后，若将载荷卸除并加热至一定温度以上时，变形可以 完全消除，材料回复原状。
三类形状记忆效应
初始形状 低温变形
49.5%-51.5at%范围内，含Ni量相差o．1％，相变温度会出现10K 的变化；在实际应用中，马氏体逆相变终了温度Af十分重要． 当TiNi试样在400一500℃进行热处理记忆训练时，Af温度与成 分组成的关系也是十分密切的．含Ni量变化0.1%，Af温度将变 化10—20K．
由于TiNi合金中含有大量的活性元素Ti，Ti又很容易
工业规模的熔炼多用高频感应法，并需在真空条 件下。
加工性能良好， 超过900 ℃ ，合金氧化剧烈，而且容易出现热裂， 因而通常选择700 ℃ -850 ℃ 冷加工困难
1.5、NiTi基形状记忆合金的形状记忆处理
1.5.1、单程记忆效应的记忆处理
(i)中温处理，(ii)低温处理，(iii)时效处理。
第三节 形状记忆合金的种类
TiNi系合金
Cu系合金