形状记忆合金综述
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(Shape Memory Alloy,SMA)是指在外力驱动下可以产生形状记忆效应的金属合金,其最重要的特性是在一定范围内可以自恢复原始形状,同时具备优异的力学性能、良好的耐腐蚀性能及高温稳定性等优点。
SMA最早是在1962年由William Buehler 提出的,自此以后,SMA就被广泛研究并应用于不同领域。
SMA的特性是由其所具备的晶体结构和相变特性所决定的,SMA常见的结构类型有Cu-Zn-Al、Ni-Ti、Cu-Al-Ni、Fe-Mn-Si等。
其中,最为常用的是Ni-Ti SMA,这种合金具有良好的形状记忆效应和超弹性特性,是目前最为常用的SMA之一。
当SMA处于高温相(austenite相)时,晶体结构稳定,SMA可以被加工成任意形状。
当外界作用力使SMA在相变温度下降到低温相(martensite相),晶体结构失稳,原本具有的形状记忆效应就会被激发出来。
这种相变是可逆的,可以产生与消失形状记忆效应,从而使SMA表现出自修复、自调整和自适应等功能,被广泛应用于机械、微机电、汽车、医疗等领域。
SMA在机械系统中有广泛应用,例如:在阀门、制动系统、传感器和运动控制系统中使用的SMA弹簧、阀杆、马达和块体,以及金属粉末成型制造的SMA零件,可以安装在汽车和航空航天系统上,在温度和振动变化等条件下,能保障系统的性能稳定和安全可靠。
SMA在医疗系统中的应用也非常广泛,例如利用SMA刀具控制机械手的运动,可以在手术中进行精确的切割和缝合。
同时,利用SMA在不同温度下的形状变化,可以制造热敏支架、热敏钩子和热敏衬垫等医疗器械,可以在体内完成自动放置和释放、自由展开和收缩等操作,很好地解决了手术中的一些难题。
SMA还广泛应用于微纳机电系统(MEMS)中,例如利用SMA薄片可控制悬臂梁的挠度和弯曲,从而实现无线通信、火灾预警、生物传感和关节外科等微型器件。
此外,利用SMA 的变形能力和自恢复特性,也可以制造可变形的电缆、活塞和电子插头等调节设备,实现快速、准确、稳定和可靠的微调控制。
智能材料的新秀——磁性形状记忆合金

智能材料的新秀——磁性形状记忆合金磁性形状记忆合金是近十多年发展起来的一类新型形状记忆合金。
这类合金同时具有热弹性马氏体相变和铁磁性转变,所以其形状记忆效应可以由磁场控制。
传统的温控形状记忆合金应变大但响应慢,现有的巨磁致伸缩、压电材料虽然响应快,但应变小。
相比之下,磁性形状记忆合金兼具应变大、响应快的综合优点。
此外,还具有磁热、磁阻等丰富的物理效应,因而被广泛认为是下一代智能材料的首选,有望在航空航天、机械电子、能源环境、信息存储、生物医学等高新技术领域得到重要应用。
磁性形状记忆合金具有以下三个重要特性。
一、丰富的磁-结构相变特征—马氏体相变与磁性转变。
磁性形状记忆合金的马氏体相变不仅具有与传统形状记忆合金相似的热、应变、电阻等效应,而且还伴随有磁性强弱的变化,甚至磁性类型的演变。
这使磁性形状记忆合金呈现出丰富的磁-结构相变特征。
如铁磁马氏体-顺磁奥氏体。
即马氏体相变时结构与磁性转变共同发生,由此可以实现磁场诱发马氏体相变,并获得磁热、磁应变等多种物理特性。
在Ni-Mn-Ga、Ni-Fe-Ga,Fe-Mn-Ga等合金系中均发现了这种情况。
另外,也可以发生铁磁马氏体-顺磁马氏体-铁磁奥氏体-顺磁奥氏体的相变方式,由此可以获得磁场诱发奥氏体相变及其伴随的磁控形状记忆效应、巨磁阻、大磁热等丰富的物理效应,在Ni-(Co)-Mn-In、Ni-(Co)-Mn-X(X=Sn,Sb,Ga,Al),Ni-Cu-Mn-Ga,Ni-Fe-Mn-Ga等合金系中均发现了这一现象。
二、磁场诱发孪晶再取向。
磁场诱发孪晶再取向现象最早发现时磁致应变只有0.2%,但这已与巨磁致伸缩材料和压电材料的最大应变值相当,因而立刻引起广泛的关注。
目前人们已经在磁性形状记忆合金中获得了6%和9.5%的超大磁致应变。
磁性形状记忆合金的马氏体相具有强磁晶各向异性,易磁化方向严格平行于马氏体晶格的某一个晶向轴或晶面。
当施加外磁场时,为降低磁晶各向异性能,孪晶界将以切变方式使择优变体的体积分数不断增加,从而实现孪晶再取向。
形状记忆合金的力学性能与本构模型研究

形状记忆合金的力学性能与本构模型研究一、内容综述形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)是一类具有形状记忆效应(Shape Memory Effect, SMA)和超弹性(Superelasticity)特性的先进功能材料。
自20世纪70年代以来,形状记忆合金在生物医学、航空航天、电子器件等领域得到了广泛关注和应用。
本文从形状记忆合金的力学性能与本构模型两个方面进行综述,重点介绍近年来在这些领域的研究进展与挑战,并展望未来的发展趋势。
在力学性能方面,主要讨论了形状记忆合金的高温马氏体相变特性、超弹性行为、应力诱导相变等现象。
高温马氏体相变使得SMA在温度变化时发生可逆的形状记忆效应,而超弹性则赋予了材料在受到力的作用下发生显著形变的能力,同时在外力消失后又能够恢复到原始形状。
这些独特的力学性能使得SMA在各应用领域展现出了巨大的潜力。
在本构模型方面,重点介绍了各向同性、非各向同性以及各向异性等类型的本构模型。
各向同性本构模型可以描述形状记忆合金在单一取向下的力学行为,而非各向同性本构模型则需要考虑材料的各向异性效应,以更准确地描述其在不同方向上的力学响应。
一些学者还提出了包含塑性和蠕变效应在内的多尺度本构模型,以更全面地反映形状记忆合金在实际工程应用中的复杂力学行为。
值得注意的是,虽然目前对形状记忆合金的研究已取得了显著进展,但仍存在诸多挑战和问题需要进一步研究和解决。
如何提高材料的塑性以提高超弹性的使用范围,如何降低材料在长时间加载过程中的疲劳损伤等。
未来的研究应继续关注形状记忆合金在力学性能与本构模型方面的研究进展,并着眼于解决现有的问题和挑战,以实现其在各领域的广泛应用和更高性能表现。
1. 形状记忆合金的发展和应用形状记忆合金(SMA)是一种具有独特力学性能的材料,能够在受到外部刺激(如温度、电流、磁场等)时发生形状的改变和恢复。
这种材料在许多领域都有着广泛的应用前景,如航空航天、生物医学、机器人科学以及精密仪器等。
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。
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。
形状记忆合金简介1

形状记忆合⾦简介1形状记忆合⾦简介20世纪80年代中期,⼈们提出了智能材料(smart material )的概念。
这种材料的基本特点是具有感知与驱动双重功能,即材料⾃⾝能感知环境的变化,并做出相应的响应。
它的研究呈开放和辐射性,涉及的学科包括化学、物理学、材料学、计算机、海洋⼯程、航空和医学等领域学科[1-2]。
迄今为⽌,已研究的智能材料主要有压电/电致伸缩陶瓷;形状记忆材料;磁致伸缩材料(Terfenol-D );电、磁流变体等[3-7]。
作为智能材料之⼀的形状记忆合⾦材料(shape memory alloys ,SMA ),由于具有独特的形状恢复,⾃我驱动及机械功输出的特性,应⽤范围已经涉及机械、电⼦、化⼯、航空、航天、能源、交通和医疗等许多领域。
SMA 材料的形状记忆效应,是通过合⾦⾼温奥⽒体(母相)到低温马⽒体的马⽒体相变及逆相变过程来实现的。
因此,下⾯分别介绍⼀下马⽒体相变和形状记忆效应。
1 马⽒体相变与形状记忆效应1.1 马⽒体相变马⽒体相变的发现可追溯到100多年前。
1895年Osmond [8]将⾼碳钢经淬⽕后的显微组织命名为马⽒体,以后⼈们就以这类组织的形态(针叶状)及其性质(硬度⾼,具有铁磁性)来描述马⽒体,把形成这类组织的过程以及其晶体结构改变(⾯⼼⽴⽅→四⾓(正⽅))过程称为马⽒体相变。
随后在其他合⾦中也发现了马⽒体,其形成和钢中马⽒体近似,但马⽒体的形态和性质各异,如Fe-Ni 合⾦中的马⽒体硬度不⾼,低碳钢中马⽒体呈条状状态,有⾊合⾦马⽒体的硬度甚⾄低于母相,且不具有磁性。
1948年Cohen [9]认为,应摒弃以往以组织形态和性质来定义马⽒体,宜着重研究其形成过程。
以后,⼀些学者根据马⽒体形成的特征,提出马⽒体相变的各种定义。
如Barrett 在1948年的相变讨论会上称马⽒体相变为⽆扩散相变。
Hull [10]在1954年定义马⽒体相变为“点阵变化时原⼦做规则运动,使发⽣相变的区域形成形状改变、原⼦不需要扩散的⼀种相变。
什么是形状记忆合金

什么是形状记忆合金有一种记忆方法是形状记忆法,你在运用过这种方法吗?那你有知道什么是形状记忆合金吗?下面和一起来了解什么是形状记忆合金吧,希望对你有帮助!形状记忆合金的定义形状记忆合金(Shape Memory Alloys,),简称SMA,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变形,恢复其变形前原始形状的合金材料,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。
形状记忆合金简介形状记忆合金(shape memory alloy)在临床医疗领域内有着广泛的应用,例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等,记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。
记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。
形状记忆合金具有形状记忆效应(shape memory effect) ,以记忆合金制成的弹簧为例,把这种弹簧放在热水中,弹簧的长度立即伸长,再放到冷水中,它会立即恢复原状。
利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温:在热水温度过高时通过"记忆"功能,调节或关闭供水管道,避免烫伤。
也可以制作成消防报警装置及电器设备的保险装置。
当发生火灾时,记忆合金制成的弹簧发生形变,启动消防报警装置,达到报警的目的。
还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内,用以保持暖房的温度,当温度过低或过高时,自动开启或关闭暖气的阀门。
形状记忆合金的形状记忆效应还广泛应用于各类温度传感器触发器中。
形状记忆合金另一种重要性质是伪弹性(pseudoelasticity,又称超弹性,superelasticity) ,表现为在外力作用下,形状记忆合金具有比一般金属大的多的变形恢复能力,即加载过程中产生的大应变会随着卸载而恢复[2-3] 。
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形状记忆合金
摘要:扼要地阐述了形状记忆合金机理、常用制备方法、介绍了形状记忆合金的发展前景。
关键词:形状记忆合金、形状记忆效应、NiTi、锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工、粉末成形、包套碎片挤压成形、溅射沉积薄膜
引言:形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性变形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。
形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。
研究表明,很多合金材料都具有SME,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。
到目前为止,应用最多的是Ni2Ti合金和铜基合金。
形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑,高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。
1 形状记忆效应的机理
具有马氏体逆转变,且M s与A s温度相差很小的合金,将其冷却到M s点一下,马氏体晶核随着温度下降逐渐长大,温度上升的时候,马氏体相又反过来同步地随温度升高而缩小,马氏体相的数量随温度的变化而发生变化,这种马氏体称为热弹性马氏体。
在M s以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变,形成的马氏体称为应力诱发马氏体。
有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体,应力增加时候马氏体长大,反之,马氏体缩小,应力消除后马氏体消失,这种马氏体称为应力弹性马氏体。
应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变,当除去应力时,这种附加应力也随之消失,这种现象称为超弹性或者伪弹性。
将母相淬火得到马氏体,然后使马氏体发生塑性变形,变形后的合金受热时,马氏体发生逆转变,开始回复母相原始状态,唯独升高至A f时,马氏体消失,合金完全恢复到母相原来的形状,呈现形状记忆效应。
如果对母相施加应力,诱发其马氏体形成并发生形变,随后逐渐减小应力直至除去时,马氏体最终消失,合金恢复至母相的原始形状,呈现伪弹性。
2 形状记忆合金的加工方法
加工工艺:锻造→热挤压→轧制和拉拔→冷加工→粉末成型→
包套碎片挤压成型→溅射沉积薄膜→成品
2.1 锻造
NiTi合金是高温延展性良好的材料。
当温度超过400℃以后,拉伸强度下降,与此相反,延伸率迅速增加,可见,如果温度范围定的合理,合金无论锤锻,压力机上锻造或径向锻造都是比较容易进行的。
实践表明锻造温度不宜高于900℃,否则合金表面将剧烈氧化而产生,低熔点混合物相,这是间隙氧污染物质,具有脆化合金的作用。
另一方面温度分布不宜低于750℃,否则材料的变形抗力增大,缺口敏感性突出,常易造成撕裂性质的破坏,使废品率增加。
因此,锻造温度范围为750℃~900℃。
铸锭锻造前需经850℃,12h均匀退火,然后,加加工去除表面氧化皮和冒口,再锻成棒料。
2.2 热挤压
铸锭经机加工后用碳钢包裹,然后在900℃挤压,挤压比为4:1~16:1.挤压后坯料在600℃退火1h,然后炉冷。
2.3 轧制和拉拔
棒料轧制一般可在普通多机座连续轧机上进行。
起轧温度820 ℃±20℃。
轧制板材的设备最好带有预应力装置,板材轧制温度应略高于棒材,但不高于900℃.否则氧化皮增加影响材质。
坯料厚度从30mm轧至2.8~3.2mm采用9道次。
轧制带材的方法不同于棒材和板材,最好温轧。
轧制前后应有一定的张力。
用通电的方法使材料保持温度(500℃~600℃),以免出现加工硬化,每一道次压下量应控制在0.2~0.3mm左右。
NiTi合金在70℃以上存在异常打的速度加工硬化。
冷加工必须正确掌握变形率和中间退火。
冷轧的道次变形率应小于2%,冷拔为10%。
每道的中间退火温度宜采用650℃~700℃。
经研究表明:清除NiTi合金加工硬化以650℃±20℃为最佳。
合金丝的冷拔工艺为:中间退火温度为750℃,退火时间15min,润滑剂用肥皂,拔丝速度小于6m/min,第一道次冷拔量15%~20%,其后的道次冷拔量为10%左右。
2次退火间总拔量为40%~45%。
2.4 冷加工
NiTi合金的布氏硬度虽然只有90上下,但切削性能很差,特别是钻孔时,如用高速钢刀具,则寿命更短,所以一般使用硬质合金刀具。
切削速度应适中,过快或过慢都不好,磨削加工以采用碳化硅系列的硅轮为佳。
2.5 粉末成形
NiTi记忆合金的机加工性能较差,近年来人们开始研究采用免除或减少加工工序的粉末冶金方法和精铸方法来制造记忆合金零件。
目前大致有两种粉末成形的方法:
(1)用预制的Ni-Ti合金粉末经过2次热等静压扩散烧结,主要用于制备拉丝的优质毛坯。
(2)直接用Ni和Ti粉作原料经过一次烧结和热等静压处理。
试样制备工艺是:将350目Ti粉和还原的羟基Ni粉50%(原子数分数)的比例混合,至于石墨模中在热压机上烧结。
再经过包套轧制和高压等静压处理后,进行均匀化处理。
试样密度是理想材料的95%~97%,但回复率只有熔炼材料的70%左右。
2.6 包套碎片挤压成形
包套碎片挤压成形是一种新发展的加工工艺。
这种方法具有以下特点:(1)用大块的纯金属作为原材料,和粉末冶金相比可以减少气体杂志污染。
(2)每一片碎片可以作为具有理想化学成分的加工元素,产生不了宏观偏析。
(3)挤压过程中的剪切变形加强了碎片之间的连接。
(4)在包套轧制中平面应变变形方式和以后的加工过程轴对称方式相结合,使合金材料的可加工性增加程度足以获得致密组织的细丝。
与锻造工艺制造的丝材相比,用这种工艺制造的丝材的杨氏模量,屈服应力高而延展率低,并具有很高的减震能。
2.7 溅射沉积薄膜
利用直流或射频磁控溅射仪可以制备NiTi形状记忆合金薄膜,薄膜制备技术的发展促使了NiTi合金由块状材料走向薄膜材料,并使记忆合金的元器件趋于微型化。
用射频磁控管溅射法在玻璃基片上沉积NiTi薄膜,其溅射条件如下:首先将溅射系统抽真空,其真空度优于10-3Pa,然后充入高纯氩气,氧气压力为0.3~1Pa (底压力2.1×10-5Pa),基片温度523K,射频功率为160~600W;基片至靶的距离80mm,沉积时间2h,沉积速度为1.1~1.2nm/s,薄膜厚度在0.05~20μm。
经过预先溅射数小时后沉积NiTi合金薄膜的组成即等于NiTi合金靶的组成。
溅射沉积的薄膜呈非晶态,没有形状记忆效应,必须经过适当的晶化热处理,将刚刚溅射沉积的非晶Ni-Ti合金薄膜在真空室中经550℃晶化热处理0.5h,以20℃/min的速率冷却到室温,然后将薄膜从玻璃基片上剥离下来。
3 形状记忆合金的发展
在形状记忆合金的实用化进程中,急需积累并分析关于材料特性、功能可靠性、生物相容性和细胞毒性等方面的基础数据资料。
可以预言,随着对SMA研究
的进一步深化,传统的机电一体化系统完全有可能发展成为材料电子一体化系统。
结论
从上述的加工方法可以看出,热加工NiTi合金成材的主要方法,只要严格控制变形温度、变形程度和变形速度即可以获得较高的成材率。
用冷加工的方法通过控制每道次加工量和反复适当的中间退火也能生产保证产品质量的丝材。
但实践表明,模具损坏的速度快,难以在实际生产中应用。
通过各种加工方法得到的型材,其加工费用很高。
因此,在推广NiTi合金的实际应用中,有待研究开发减少加工或一次成形多的生产加工方法,降低成本。
参考文献
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