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智能记忆合金的性能与应用研究

智能记忆合金的性能与应用研究

智能记忆合金的性能与应用研究你有没有想过,有一种材料就像拥有魔法一样,可以根据环境的变化改变自己的形状和性能?这可不是科幻电影里的情节,而是真实存在的智能记忆合金!前段时间,我去参加了一个科技展览,在那里,我亲眼目睹了智能记忆合金的神奇之处。

展览现场有一个小小的演示台,上面摆放着一些由记忆合金制成的小物件。

其中有一个像花朵一样的装置,工作人员用吹风机对着它吹热风,神奇的事情发生了,那朵“花”竟然缓缓地绽放开来,花瓣舒展得无比自然。

当吹风机换成冷风时,花瓣又慢慢地合拢,恢复成了最初的花苞模样。

这一幕让周围的观众都惊叹不已,我也被深深地吸引住了。

智能记忆合金之所以如此神奇,是因为它具有独特的性能。

首先,它有出色的形状记忆效应。

这意味着它能够在一定条件下记住自己原本的形状,然后在受到特定刺激,比如温度变化时,恢复到那个形状。

就像我们刚刚看到的那朵“花”,在不同温度的风作用下,展现出不同的形态。

其次,智能记忆合金还具有超弹性。

这使得它能够承受很大的变形而不会发生永久的塑性变形。

比如说,用记忆合金制成的眼镜框,你可以随意弯曲它,但是一松手,它就会迅速恢复原状,而且不会留下任何弯曲的痕迹。

另外,智能记忆合金的耐腐蚀性也很不错。

这让它在各种恶劣的环境中都能保持稳定的性能,不容易被腐蚀损坏。

正是因为这些出色的性能,智能记忆合金在各个领域都有广泛的应用。

在医疗领域,它可是大显身手。

比如,用记忆合金制作的心脏支架,在进入人体时是收缩状态,到达指定位置后,通过体温的作用会自动展开,支撑起血管,帮助恢复血液流通。

还有用于牙齿矫正的记忆合金丝,能够提供持续而稳定的矫正力,让牙齿慢慢排列整齐。

在航空航天领域,记忆合金也发挥着重要作用。

飞机的机翼部件可以使用记忆合金制造,在飞行过程中,根据不同的飞行条件和速度,机翼能够自动改变形状,优化飞行性能,提高飞行效率。

在日常生活中,记忆合金也越来越常见。

像前面提到的眼镜框,还有一些防烫的餐具手柄,利用了记忆合金的温度响应特性,当温度过高时会自动变形,提醒我们小心烫伤。

形态记忆合金材料论文

形态记忆合金材料论文

题目:关于形态记忆合金的研究进展摘要:形态记忆合金是新兴的材料,本文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。

记忆合金作为一种使用价值比较广泛额材料,我们有理由相信形状记忆合金的发展前途是相当广泛的,也必将造福于人类。

此外,通过这些介绍使人们能够真正的理解和认识这种新的材料——形态记忆合金。

关键字::形状记忆合金、探索、各领域应用、形状记忆合金效应正文:一,形态记忆合金简介。

形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,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。

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(Shape Memory Effect ,SME) 。

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,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

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,并获得了广泛关注。

二、形态记忆合金分类及原理形态记忆合金种类繁多,在现在情况来看,记忆合金主要分为以下几种:(1)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。

(2)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。

(3)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。

至今为止发现的记忆合金体系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、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。

形状记忆合金的研究与展望

形状记忆合金的研究与展望

形状记忆合金的研究与展望摘要:形状记忆合金是新近崛起的一类高科技功能材料。

应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

本文简要阐述了目前主要的形状记忆合金的类别及其影响形状记忆效应的因素。

关键词:形状记忆合金;形状记忆效应;马氏体相变引言形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称SMA)是新近崛起的一类高科技功能材料。

这类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,能够大致上恢复至变形前的形状,这种所具有的回复原始形状的能力,称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME)[1]。

自该合金发现以来,它以独特的形状记忆效应和超弹性(Superelasticity)而引起人们的注视,并正逐渐得到日益广泛的应用,并在数量上已经跃居马氏体相变研究的首位[2]。

形状记忆合金的应用已遍及航天、航空、电子、机械、能源、农业、医学、机械人以至日常用品等领域。

在应用领域,其发展阶段大致经历了组分的变化及性能的提高。

NiTi合金和Cu基合金的开发应用主要集中在上世纪60~80年代,而铁基合金的开发应用相对较晚。

但是,这些合金的研究在今年来也一直受到关注,研究从未中断。

近年来形状记忆合金研究所取得的进展也主要体现在为NiTi,Cu基和Fe基形状记忆合金开发应用所进行的基础研究的探索上。

1. 形状记忆合金的分类1.1 钛镍形状记忆合金[3]1963年,W. Buehler等人在美国海军武器实验室发现了钛镍形状记忆合金具有可逆马氏体相变导致形状记忆效应[4],随后引起了人们的极大兴趣,并很快得到应用。

迄今为止,有TiNi形状记忆合金的研究仍在不断地开展,在一系列的国际会议上,如马氏体相变国际会议(ICOMAT)、欧洲马氏体相变会议(ECOMAT)、形状记忆与超弹性国际会议(SMST),形状记忆材料国际会议(SMM)等,都占有很大比重,在有关智能材料和结构方面的国际会议上也占有一定比重。

形状记忆合金论文

形状记忆合金论文

形状记忆合金摘要:扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。

关键词:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用引言:有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。

通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。

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,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。

形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)是一种在加热升温后能完全消除其在较文 pseudoelasticity)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氏体相变。

一、形状记忆合金的发展史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。

后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象,但当时并未引起人们的广泛注意。

直到1962年,Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应,才引起了材料科学界与工业界的重视。

到70年代初,CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。

几十年来,有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,并为此召开了多次专题讨论会,不断丰富和完善了马氏体相变理论。

在理论研究不断深入的同时,形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。

二、形状记忆效应机理a) 单程SME b) 双程SME btpsfa 为SME cdcjc 为伪弹性图1 形状记忆效应示意图图2 形状记忆合金应力—应变—温度关系示意图图1 直观地示意出合金的形状记忆效应。

形状记忆合金的制备与应用研究

形状记忆合金的制备与应用研究

形状记忆合金的制备与应用研究嘿,咱们今天来聊聊形状记忆合金这个神奇的东西,特别是它的制备方法和广泛应用。

我先给您讲讲我曾经的一次经历,那可真是让我对形状记忆合金印象深刻。

有一次,我去参加一个科技展览,在那里看到了一个形状记忆合金制成的小玩意儿。

那是一个用形状记忆合金做成的花朵形状的饰品,一开始它是闭合的,就像一朵害羞的小花苞。

但当工作人员用特殊的加热装置给它加热之后,哇塞,那朵小花瞬间绽放,花瓣一片片舒展开来,简直太美了!当时我就被这神奇的变化给迷住了,从那时候起,我就对形状记忆合金产生了浓厚的兴趣。

那到底什么是形状记忆合金呢?简单来说,就是一种在一定条件下能够恢复到原来形状的特殊合金。

它具有独特的性能,这使得它在很多领域都大显身手。

咱们先来说说形状记忆合金是怎么制备的。

制备形状记忆合金可不是一件简单的事儿,需要一系列复杂而精细的工艺。

一般来说,常用的制备方法有熔炼法、粉末冶金法等等。

熔炼法呢,就像是在打造一把宝剑,需要把各种金属原料按照一定的比例放进高温熔炉里,让它们充分融合。

这过程就像一场激烈的化学反应,各种元素相互碰撞、融合,最终形成我们想要的合金。

这个过程中,温度、时间、搅拌速度等因素都得控制得恰到好处,稍有不慎,可能就会前功尽弃。

粉末冶金法也很有意思。

先把金属粉末准备好,然后通过压制、烧结等步骤,让这些粉末变成一块坚固的合金。

这就像是在做一个拼图游戏,只不过这个拼图的每一块都特别小,而且要拼得严丝合缝,才能得到完美的作品。

说完了制备,咱们再看看形状记忆合金都有哪些令人惊叹的应用。

在医疗领域,它可是立下了汗马功劳。

比如说,有一种用形状记忆合金制成的心脏支架。

在植入人体之前,它被压缩成很小的尺寸,方便医生通过导管将其送到病变部位。

一旦到达指定位置,通过体温或者外部的刺激,它就能自动展开,支撑起血管,恢复血管的通畅。

这就像是一个小小的“超级英雄”,默默地守护着我们的健康。

在航空航天领域,形状记忆合金也发挥着重要作用。

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展

记忆合金材料的研究与发展记忆合金材料(Shape Memory Alloy,简称SMA)是一种具有形状记忆性能的特殊材料,其可以在受力后产生可逆的形状变化,并在消除受力后恢复原状。

这种独特的记忆性能使得记忆合金材料在多个领域中得以广泛应用,例如航空航天、汽车、医疗器械等等。

在记忆合金材料的研究与发展中,人们不断探索其性能和应用的潜力。

记忆合金材料最早是在20世纪50年代由美国海军研究实验室(Naval Ordnance Laboratory)的J. Perkins教授和其团队发现的。

最早的记忆合金材料是铜铝合金,但在后来的研究中,发现了其他种类的合金材料,如镍钛合金(Ni-Ti合金)和铜锌铝合金(Cu-Zn-Al合金)等。

记忆合金材料的研究主要包括两个方面,即合金的成分与制备工艺以及形状记忆性能的研究。

合金的成分与制备工艺直接决定了合金的性能和应用范围。

不同的合金成分可以使记忆合金材料具有不同的形状记忆性能和机械性能。

制备工艺的改进可以提高合金的制备效率和质量,同时控制合金的微观结构和相变温度。

形状记忆性能的研究则涉及合金的相变机制、相变温度和应力响应等方面。

记忆合金材料的形状记忆性能主要是由于合金的相变特性所致。

在记忆合金材料中,其晶体结构可存在两种形态,即高温相和低温相。

高温相具有高弹性模量和低回弹性,而低温相则具有低弹性模量和高回弹性。

通过一定的热处理和变形,可以在记忆合金材料中形成高温相或低温相,从而使材料产生形状记忆效应。

当材料受到外界力的作用时,会发生相变并产生形状变化,一旦取消外界力,材料会自动恢复到原始形状。

这种形状记忆性能使得记忆合金材料在很多领域中具有广泛的应用前景。

记忆合金材料的研究与应用面临着一些挑战。

首先,记忆合金材料的相变温度和应力响应还需要更好地控制。

不同的应用领域对合金的性能要求不同,需要根据具体应用进行合金的设计和优化。

其次,记忆合金材料的制备工艺还需要进一步改进和优化,以提高合金的制备效率和质量。

记忆合金的原理及应用小论文

记忆合金的原理及应用小论文

记忆合金的原理及应用小论文1. 引言记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性特性的材料,可以在外界刺激下实现自我形变和恢复原状,因此被广泛应用于各个领域。

本文将介绍记忆合金的原理和各种应用。

2. 记忆合金的原理记忆合金的原理基于固体相变和晶格结构的变化。

当记忆合金处于高温相(奥氏体相)时,晶格结构规则,材料呈现典型的金属弹性行为。

当降低温度至亚相变温度时,记忆合金会发生固相相变,晶格结构由规则的高温相转变为不规则的低温相(马氏体相)。

在这个过程中,记忆合金会发生形状记忆效应,即变形储存,在外界刺激下能够快速地恢复到其原始形状。

3. 记忆合金的组成和制备方法记忆合金主要由镍、钛、铜、铝等金属元素组成。

这些金属元素在合金中具有不同的比例和含量,可以调节合金的性能和特性。

记忆合金的制备方法主要有冶金法、物理镀膜法和化学还原法。

通过不同的制备方法可以得到具有不同组织结构和性能的记忆合金材料。

4. 记忆合金的应用领域4.1 医疗领域记忆合金在医疗领域有广泛的应用,例如制造血管支架、牙线、矫形器和植入器件。

血管支架使用记忆合金的特性可以在介入治疗中帮助恢复和维护血管的通畅。

牙线和矫形器使用记忆合金的形状记忆效应可以调整和修复牙齿的位置。

植入器件则利用记忆合金的生物相容性和形状记忆效应,在植入后能够适应人体变化并起到治疗作用。

4.2 汽车工业记忆合金在汽车工业中的应用主要体现在发动机、座椅和遥控器等方面。

发动机使用记忆合金可以提高汽车的运行效率和降低燃油消耗,同时还可以减少发动机噪音和震动。

座椅和遥控器使用记忆合金的超弹性特性,可以提供更舒适的座椅和操作手感。

4.3 建筑工程记忆合金在建筑工程领域的应用主要体现在地震防护和结构控制方面。

通过使用记忆合金材料制造阻尼器,可以有效地减小结构的震动,提高建筑的抗震性能。

此外,记忆合金还可以用于结构控制系统,通过控制记忆合金的应变,可以改变结构的刚度和稳定性,使其适应不同的工况。

刘玉玺硕士论文-形状记忆合金驱动器的设计与实验分析

刘玉玺硕士论文-形状记忆合金驱动器的设计与实验分析

分类号:密级:论文编号:学号:30808020301 重庆理工大学硕士学位论文形状记忆合金驱动器的设计与实验分析研究生: 刘玉玺指导教师:杨岩教授学科专业:机械设计及理论研究方向:现代机械设计理论方法及应用培养单位:重庆汽车学院论文完成时间: 2011年4月20日论文答辩日期: 2011年5月21日Category Number:Level of Secrecy:Serial Number :Student Number:30808020301Master's Dissertation of Chongqing University of TechnologyExperimental Analysis and Design of Shape Memory Alloy ActuatorPostgraduate: Liu YuxiSupervisor: Prof. Yang YanSpecialty: Mechanical Design and TheoryResearch Direction: Modern Mechanical DesignTheory and ApplicationTraining Unit: Chongqing Institute of AutomobileThesis Deadline: April 20, 2011Oral Defense Date: May 21, 2011形状记忆合金驱动器的设计与实验分析摘要形状记忆合金(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变后,当加热到某一临界温度以上时又可以恢复到初始状态的一类合金。

其优良特性:形状记忆效应(Shape Memory Effect,简称SME)与相变伪弹性。

SMA集感知和驱动于一体,通过加热和冷却可使SMA材料/结构具有感知、判断、执行和自适应的能力。

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河南农业大学机电工程学院《非金属材料》课程论文题目:形状记忆合金姓名:学号:专业班级:论文方向:任课教师:论文:形状记忆合金摘要:本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景【关键词】:形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用前景。

正文:记忆金属又叫形状记忆合金。

上个世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。

记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。

在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。

凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。

这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。

这种材料就叫做记忆金属(memory metal)。

它主要是镍钛合金材料。

例如,一根螺旋状高温合金,经过高温退火后,它的形状处于螺旋状态。

在室温下,即使用很大力气把它强行拉直,但只要把它加热到一定的“变态温度”时,这根合金仿佛记起了什么似的,立即恢复到它原来的螺旋形态。

这种现象我们对应的称之为“形状记忆”形状记忆合金之所以具有变形恢复能力,是因为变形过程中材料内部发生的热弹性马氏体相变。

形状记忆合金中具有两种相:高温相奥氏体相,低温相马氏体相。

根据不同的热力载荷条件,形状记忆合金呈现出两种性能。

形状记忆效应(shape memory effect)我们又可以分为两种:单程记忆效应和双程记忆效应以及全程记忆效应。

其中: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。

目前已经应用很成熟的合金有Ti-NI基形记忆合金铜基.铁基形状记忆合金,另外发现较早的形状记忆合金为Au-Cd.In-Ti等合金系,此外还有发现的一些合金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等。

形状合金记忆机理:形状记忆效应源于热弹性马氏体相变,这种马氏体一旦形成,就会随着温度下降而继续生长,如果温度上升它又会减少,以完全相反的过程消失。

两项自由能之差作为相变驱动力。

两项自由能相等的温度T0称为平衡温度。

只有当温度低于平衡温度T0时才会产生马氏体相变,反之,只有当温度高于平衡温度T0时才会发生逆相变。

在马氏体中,马氏体相变不仅由温度引起,也可以由应力引起,这种由应力引起的马氏体相变叫做应力诱发马氏体相变,且相变温度同应力呈线性关系。

马氏体相变与形状记忆:马氏体相变的过程的晶体结构变化与形状记忆有一个变化的过程,试样从母相淬火至低温得到孪生马氏体,在外力作用下,马氏体的变形是通过有利取向长大不利取向缩小而实现的,最后得到变形马氏体。

变形马氏体加热到一定程度以上变形为母相,恢复母相的形状。

我们就以应用最广泛的钛镍合金的加工制造过程加以分析:Ti-Ni合金的制备1铸造Ti-Ni合金是高温延展性良好的材料。

当温度超过400℃后.拉伸强度下降,与此相反,延伸率迅速增加。

可见.如果温度范围定得合理.Ti-Ni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Ti-Ni—Ti4Nb2低熔点混合物相。

过是间隙氧污染物质,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℃、l2h均匀退火.然后.机加工去表面氧化皮和冒口,再锻成棒料。

2热挤压从Ti-Ni的高温拉伸性能来看.Ti-Ni合金适宜挤压。

但不能进行冷挤压。

Rozner在0.7Tm(Tm为金属的熔点)温度成功的进行了Ti-Ni的热挤压。

铸锭经机加工后用碳钢包套.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.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一孔型设计按常规由平椭圆、椭圆和圆组成。

起轧温度820士20℃。

根据成品的尺寸要求.应旨理地将整个轧制过程分解为一定数量的道次。

轧制道次如下:Φ43mm一Φ25ram 7道次.Φ25mm一Φ15ram 5道次.Φ25mm一Φ8.5ram 9道次。

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。

轧制时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.每一遭次压下量应控制在0.2~0.3mm左右。

Ti-Ni合金在70℃以上存在异常大的速度加工硬化。

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Ti-Ni合金加工硬化以650士20℃为佳。

Ti-Ni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次退火间总冷拔量为40%~45%。

4冷加工Ti-Ni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.剧寿命更短,所以一般使用硬质合金(如碳化钨)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砂轮为佳,5粉末成形Ti-Ni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步加工工序的粉末情金方法和精铸方法来制造记忆合金零件。

目前大致有2种粉末成形的方法:(1)用预制的Ni一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粉和还原的羰基Ni粉50%(原子数分数)的比例混合,置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。

目前,Ti-Ni合金的粉末成形还存在一些问题。

由于粉末中有杂质和氧含量.加上制备过程中由于石墨模引起的碳和其它元素侵入等问题,都使粉末成形值得更深入研究。

应用前景:(1)工程应用形状记忆材料在工程上的应用很多,最早的应用就是作各种结构件,如紧固件、连接件、密封垫等。

另外,也可用于一些控制元件,如一些与温度有关的传感及自动控制。

60年代初Ti-Ni合金首次被用于海军飞机液压系统的接头,并取得了成功。

形状记忆合金做紧固件、连接件较其他材料有许多优势。

(1)夹紧力大,接触密封卡了、可靠,避免了由于焊接而产生的冶金缺陷;(2)适于不焊接的接头;(3)金属与塑料等不同材料可以通过这种连接件连成一体;(4)安装时不需要熟练的技术。

把形状记忆合金制成的弹簧与普通安装在一起可以制成自控元件。

1973年美国试制成第一台Ti-Ni热机,利用形状记忆合金在高温,低温时发生的相变,产生形状的改变,并伴随极大的应力,实现机械能和热能的相互转换。

2)医学应用医学上使用形状记忆合金主要是Ti-Ni合金,这种材料对生物体有较好的相容性,可以埋入人体作为移植材料。

在生物体内部作固定折断骨架的销、进行内固定接骨的接骨板,由于体内温度是Ti-Ni合金发生相变,形状改变,不但没能将两段骨固定住,而且能在相变过程中产生压力,迫使断骨很快愈合。

另外,假肢的连接、矫正脊柱弯曲的矫正板,都是利用形状记忆合金治疗的实例。

在内科方面,可将细的Ti-Ni丝插入血管,由于体温使其恢复到母相的网状,阻止95%的凝血块不流向心脏。

用记忆合金制造的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动,制造人工心脏。

(3)智能应用形状记忆合金是一种集感知和驱动双重功能为一体的新形材料,因而可以广泛应用于各种自调节和控制装置,如各种智能、仿生机械。

形状记忆薄膜和细丝可能成为未来机械手和机器人的理想材料,它们除温度外不受任何其他环境条件的影响,可望在核反应堆、加速器、太空实验室等高科技领域大显身手。

Ti-Ni 合金前景近年来在Ti-Ni合金基础上,加入Nb、Cu、Fe、Al、Si、Mo、V、Cr、Mn、Co、Zr、Pb等元素,开发了Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Pb、Ti-Ni-Fe、Ti-Ni-Cr等新型Ti-Ni合金。

上述合金元素对Ti-Ni合金的Ms点有明显影响,也使As温度降低,即使伪弹性向低温发展。

Ti-Ni系合金是最具有前景的形状记忆材料,性能优良,可靠性好,并且与人体有生物相容性;为适应在微机械及各种复杂环境中的使用要求,Ti-Ni形状记忆合金级后的发展方向是尺寸的超小化、超细化、超薄化;相变的高温化;热滞的宽化与窄化;功能的复合智化以及组织性能的稳定化。

结论:记忆合金目前已发展到几十种,在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途,而且发展趋势十分可观。

这些研究表明我们已经做出了一个迈步,但我们需要将这一步迈的更大。

加以时日,它将大展宏图、造福于人类。

参考文献[1]殷景华王雅珍鞠刚.功能材料概论.哈尔滨工业大学出版社2009.7[2]徐祖耀等.形状记忆材料.上海交通大学出版社,2000[3]文九巴.金属材料学.北京.机械工业出版社,2011[4]杨杰,吴月华.形状记忆合金及其应用.中国科学技术大学出版社,1993.5[5]杨海波等NI-Ti形状记忆合金熔炼与加工.上海钢研所.1990[6]杨大志,吴明熊Ni-Ti形状记忆合金在生物医学领域上的应用[M].北京:冶金工业出版社,2003。

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