形状记忆合金.ppt.ppt

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1、,高分子0901 林朋飞3090705010,形状记忆合金,Company Logo,拥有“大脑”的合金,？,Yes,I can also remember,Company Logo,没放入热水前,放入热水后,冷却至室温后,再次放入热水后,双程CuZnAl记忆合金花的动作变化情况,引例,Company Logo,主要内容,形状记忆合金的分类形状记忆合金的性能形状记忆合金的应用形状记忆合金的发展,Company Logo,形状记忆合金及马氏体相变,Company Logo,形状记忆合金,形状记忆合金(Shape Memory Effect,简称SMA)具有形状记忆效应的金属，通常是由两种以上的金

2、属元素构成的合金。,形状记忆效应（Shape Memory Effect,简称SME）在高温下处理成一定形状的金属急冷下来，在低温相状态下经塑性变形为另一种形状，然后加热到高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体逆相变恢复到低温塑性变形前的形状的现象。,Company Logo,形状记忆合金的分类及性能,Company Logo,形状记忆合金分类,（1）单程记忆效应 在较低的温度下变形，只在加热到一定温度（Af)以上，马氏体逆转变成奥氏体，发生形状回复的现象，显示出记忆热态形状的能力。,（2）双程记忆效应 加热时恢复高温相形状，冷却时又恢复低温相形状，这个过程可以重复进行，显示出能分别记忆冷和热

3、状态下原有形状的能力，称为双程记忆效应。,Company Logo,（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。,三种记忆效应的比较,Company Logo,机械性质优良，能恢复的形变可高达10，（一般金属材料0.1）。,在智能材料和智能机械的设计中有重要的价值。,形状记忆合金的性能,加热时产生的回复应力非常大，可达500MPa。,可感受温度、外力变化并通过调整内部结构来适应外界条件对环境刺激的自适应性。,无通常金属呈现的“疲劳断裂”现象。,Company Logo,形状记忆合金的应用,Company Logo,NiTi形状记忆合金折叠

4、发射自动张开的宇航天线原理图,月球上的“奇葩”宇航天线,工业应用,Company Logo,连接件和紧固件,形状记忆合金管接头用相变点约-150的TiNiFe合金制备。合金内径加工成比被接管径约小4-5，把管接头浸泡在液态空气中，在低温状态下使内径扩大约7-8%，扩径后管接头用保温材料保持低温，被接管从管接头两侧插入，去掉保温材料，管接头温度上升到室温，内径恢复到扩径前状态，牢牢箍紧被接管。,形状记忆管接头,Company Logo,形状记忆合金可制成驱动器、控制器等应用在智能机器人中,智能控制器,温控智能机器人元件,智能机器人,Company Logo,当心脏出现毛病，不可能用手术治疗时，不

5、得不依赖于心脏移植或人工心脏。可以用形状记忆合金制造人工心脏用人造肌肉，用以充当人造心脏的驱动源。,人工心脏用人造肌肉,人造心脏,医学应用,Company Logo,治疗粉碎性髌骨骨折比较困难，我国设计了一种用于治疗髌骨骨折的形状记忆NiTi聚髌器，现已成功用于临床治疗之中。聚髌器由功能爪和连接腰组成，能从多个方向产生恢复力并作用于髌骨，持续地以纵向聚合加压，将粉碎的髌骨聚合于解剖位置直至骨折愈合。,聚髌器,Company Logo,日常生活应用,形状记忆路灯,形状记忆合金眼镜架,空调百叶板,Company Logo,形状记忆合金的发展,形状记忆合金的发展,Company Logo,形状记忆效

6、应源自材料中发生的马氏体相变。德国金属学家Martens发现：钢在奥氏体高温区淬火时，原来面心立方的奥氏体晶粒内以原子无扩散形式转变为体心立方结构，得到的组织以他的名字被命名为马氏体。,Company Logo,1938年，美国的格里奈哥和穆拉迪安在Cu-Zn合金中发现了马氏体的热弹性转变，他们的研究在当时并没有受到世界的重视；1951年，美国的里德等人在Au-Cd合金的研究中首次发现该合金具有形状记忆效应；随后，在InTi合金中也发现了形状记忆效应。这些合金价格昂贵，难以实现应用，人们开始寻找成本低廉的形状记忆合金。,Company Logo,低成本形状记忆合金的发现完全是偶然的。1962年

7、，美国海军军械研究所将NiTi合金作为对温度敏感的振动衰减合金加以研究，在讨论该项研究经费分配时，某一成员用手将这种材料制成的细丝一端弯曲，无意中靠近手中点燃的雪茄，忽然发现靠近火焰部分的细丝伸直了。1963年，军械研究所宣布在NiTi合金丝中发现了形状记忆效应。NiTi合金具有强度高、塑性大、耐腐蚀性好、成本相对低廉等许多特点而引起极大关注，人们开始考虑形状记忆合金的广泛应用。,Company Logo,1970年，人们又在成本更为低廉的CuAlNi合金中也发现形状记忆现象，并明确这种现象是能产生热弹性马氏体相变的合金所共有的特性。以此为转折点，迄今人们己在许多合金中相继发现这种现象，如表所示。现在，人们发现一些有机高分子材料、无机陶瓷等都具有形状记忆的功能。,Company Logo,2/1/2023,24,Thank you！,