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记忆合金的材料

记忆合金的材料:答案是镍和钛。

记忆合金的材料:答案是镍和钛。

记忆合金的材料是镍和钛。形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。

记忆合金的材料有很多种,主要有镍合金、镉合金、锌合金等。记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应,由两种以上金属元素所构成的材料。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。

记忆合金的材料

小编还为您整理了以下内容,可能对您也有帮助:

记忆合金是一种特殊的材料,其主要成分通常是由镍、钛、铜、铝等金属元素组成的合金。记忆合金具有独特的形状记忆性能,即能够在经历过形状变化后恢复到其原始形状的能力。这种材料的形状记忆性能是由其微观结构和相变特性所决定的。

记忆合金的一个著名代表是尼钛合金,也被称为“超弹性合金”或“形状记忆合金”。尼钛合金的主要成分是镍和钛,具有较高的弹性模量和良好的形状记忆性能。它可以在一定温度范围内发生固相相变,从而实现形状的变化和恢复。

记忆合金在许多领域都有广泛的应用,例如医疗器械、航空航天、汽车工业等。在医疗器械方面,记忆合金可以用于制作支架和植入物,如血管支架、牙齿矫正器等。在航空航天领域,记忆合金可以应用于航天器的结构部件和航空发动机中,用于减轻重量和提高性能。在汽车工业方面,记忆合金可以用于制造汽车零部件,如阀门、减震器等。

总之,记忆合金是一类特殊的材料,具有形状记忆性能,广泛应用于各个领域,为科技进步和生活带来了许多创新和便利。

记忆合金的材料是镍和钛。形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。

形状记忆合金

形状记忆合金具有形状记忆效应,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。

记忆合金的材料

记忆合金的材料有很多种,主要有镍合金、镉合金、锌合金等。记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应,由两种以上金属元素所构成的材料。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。

记忆合金的材料有很多种,主要有镍合金、镉合金、锌合金等。记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应,由两种以上金属元素所构成的材料。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。

记忆合金材料来源及用途介绍

人类的进步就是在不断的探索中间取得的,以前我们的工业还不发达的时候,在工业原料的选择上都是十分匮乏的,只能选用我们能够生产出来的,能够给我们使用的原料,根本谈不上自己去选择想使用哪种类型的材料,但是随着科学探索的不断进步,人们在原材料上的进步和突破也随之增加,一种叫记忆合金的材料吸引了人们的注意,接下来就一起来了解这种记忆合金。

材料:

19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。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,但只要镍钛记忆合金丝把它加热到一定的“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。

合金弹簧:

弹簧是用TiNi记忆合金丝绕制成的,利用了形状记忆合金的单程记忆效应,在拉长后,随着温度的升高可自行恢复原长的感温驱动元件。这种弹簧亦是工业用形状记忆合金元件的典型结构形式。拉长后,以热水或热风为热源,回复原长的温度为65℃-85℃,原长为80mm。形状记忆合金的马氏体相(即低温时的相组织,此处所说的低温指室温)为软相,母相(即高温时的相组织,此处所说的高温即指65℃-85℃)为硬相。

用途:

记忆合金应用十分广泛。比如机械上的固紧销、管接头,电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊,医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。它还将在通讯卫星、彩色电视机、温度控制器以及玩具等方面发挥神奇的效能,也将成为现代航海、航空、航天、交通运输、轻纺等各条战线上的新型材料记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。

记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95%的凝血块流向心脏和肺部。

在上文中,我们为大家介绍了有关记忆合金的一些相关的知识,我们首先为大家介绍了记忆合金的材料构成,我们都知道记忆合金在热水中可以弯曲变形,而在冷水中则会变成原来直的样子,这都是由于记忆合金的材料不同导致的,接下来我们介绍了记忆合金制造的弹簧,这种弹簧就集合了记忆合金的特点,最后我们介绍了记忆合金的用途,大家可以从这篇文章中多了解记忆合金。

什么是记忆合金

◆什么是记忆合金:

记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做"记忆合金"。当然它不可能像人类大脑思维记忆,更准确地说应该称之为"记忆形状的合金"。此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。

◆记忆合金的应用:

早期应用是管路接头,还有用于温度控制装置(譬如温度控制的疏水阀)、集成电路引线、汽车零件等等。

工业应用:

(1)利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。如管接头、天线、套环等。

(2)外因性双向记忆恢复。即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作,如热敏元件、机器人、接线柱等。

(3)内因性双向记忆恢复。即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作,如热机、热敏元件等。但这类应用记忆衰减快、可靠性差,不常用。

(4)超弹性的应用。如弹簧、接线柱、眼镜架等。

医学应用:

tini合金的生物相容性很好,利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。

高科技应用展望:

20世纪是机电学的时代。传感——集成电路——驱动是最典型的机械电子控制系统,但复杂而庞大。形状记忆材料兼有传感和驱动的双重功能,可以实现控制系统的微型化和智能化,如全息机器人、毫米级超微型机械手等。21世纪将成为材料电子学的时代。形状记忆合金的机器人的动作除温度外不受任何环境条件的影响,可望在反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域大显身手。

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形状记忆合金是什么材料?

形状记忆合金是一种特殊的合金,存在一个记忆温度,在记忆温度以下可以任意加工,当温度回到记忆温度时,可以恢复到加工前的形状,在未来,它将是工程主要材料之一比如说钛,在加热后,会恢复到加工前的形状 形状记忆合金是一种特殊的合金,存在一个记忆温度,在记忆温度以下可以任意加工,当温度回到记忆温度是,可以恢复到加工前的形状 形状记忆合金的研究、发现至今为止已有十几种记忆合金体系。包括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、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等

他们有两个共同特点:

1,弯曲量大,塑性高

2,在记忆温度以上恢复以前形状。

在我印象中,最早发现的记忆合金好像是50%Ti+50%Ni 。

记忆金属一般受温度影响较大,在某一温度下是一种状态,改变温度状态会改变,但当温度恢复到原来时,状态也就回到原来。

这种金属的M转变具有可逆性,它受温度变化影响,在一定温度以上恢复为它变形前的形状.人造卫星的太阳能电池板就可以用它制造。

神秘的形状记忆合金

在一次新材料的研讨会上,一位教授手持一个盛有水的玻璃瓶,上面插有一只漂亮的用纸做的蝴蝶,他走上讲台一言未发,从容的掏出打火机把瓶子加热,不一会只见蝴蝶的翅膀飞舞起来,这一试验引起了与会者的极大兴趣,原来在蝴蝶下面有一根所谓“形状记忆”合金丝,这根丝随着水温的升高和降低会突然伸长或缩短。所谓形状记忆效应是指合金经变形后,在一定的条件下,仍能恢复至原始形状的现象。

形状记忆效应来源于一种热弹性马氏体相变。一般的马氏体相变作为钢的淬火强化的方法从古代便为人所用,就是把钢加热到某个临界温度以上保温一段时间,然后迅速冷却,例如直接插入冷水中(称为淬火),这时钢转变为一种称为马氏体的结构,并使钢硬化。这种马氏体相变有一个特别的性质,在一定的温度下一旦形成的马氏体随着时间延长不再长大,为了增加马氏体的量,必须进一步降低温度,产生新的马氏体。后来,在某些合金中发现了不同于上述的另一种所谓热弹性马氏体相变,热弹性马氏体一旦产生可以随着温度降低继续长大。相反,当温度回升时,长大的马氏体又可以缩小,直至恢复到原来的状态,即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小,由于马氏体的体积一般比原始状态要膨胀一些,而且马氏体相变伴随着晶体中规则的切变,因此热弹性马氏体相变随之伴有形状的变化。

早在1951年美国人在一次试验中偶然发现了金-镉合金有形状记忆特性,当时并未引起重视,1953年又在铟-铊合金发现这类效应,1963年发现镍-钛合金具有形状记忆特性后,掀起了这类合金研究的热潮,并产生了多种实用化的新思想,新的形状记忆合金应运而生,后来还发现了具有双向记忆效应,即铆钉如用双向记忆合金制作时,把铆好的铆钉重新降温后,铆钉又会变直,正如本节开始提到的蝴蝶下面的合金丝便是双向记忆合金,随温度的变化可来回伸长或缩短,引起蝴蝶翅膀上下翻飞。

形状记忆合金不仅具有理论上的重大意义,更重要的是工业中的应用价值。最先报道的是用形状记忆合金制作月面天线。月面天线伸展开来很宽大,火箭无法容纳,那么,如何把这样一个天线送上太空,送上月球呢?正是形状记忆合金神话般地解决了这一难题。用Ni-Ti合金丝在马氏体相变温度以上,先做成月面天线,然后在低于Mf的温度把月面天线压成小团装入运载火箭,当发射至月球表面后,通过太阳能加热而恢复原形,在月球上展开成为正常工作的月面天线。用形状记忆合金制作插头与插座或管子连结器有很大的优点,先把形状记忆合金做成比需连结的不锈钢管略小的管连接器,将它冷至Mf温度以下,加以扩径至比连接管略大,然后顺利套在连接管上,最后升温至Af以上(即使用温度),连接器即自动收缩,于是两根管被牢固地连接起来。美国空军F-14飞机曾经用此类连接器连接油压系统和加压水系统的管道,据说近30万个接头,无一发生事故,在海军的潜艇和军舰上也大量使用形状记忆合金管接头,因为在这些场合中,管道排列十分密集,一般的方法无法实行管道的连接。

形状记忆合金用于低质能源的利用上具有深远的意义。目前已将形状记忆合金成功地用于医学上,作为牙科的齿形矫正器,在Ms温度以上把形状记忆合金丝做成正常的形状,然后在低于Mf温度下变形并套在不正常的畸形牙上,当温度上升至口腔的温度后,矫正器自动变成正常形状,把畸形牙矫正。还可用于矫正脊椎侧弯。静脉过滤器是,把筛状过滤器在低温拉成直线,送入静脉,受体温加热后,变成筛状,起到过滤凝血的作用。目前正在用形状记忆合金试制人造肾的微型泵、可以收缩的人造肌肉及人造心脏等。

形状记忆合金的发明与应用,使人们对于金属材料的特性及功能开阔了眼界,神秘的被人们称之为机敏或智能材料的大门被打开了。

上世纪出现一种记忆材料,这种材料是怎么形成的?

记忆合金按材料有很多种,主要应用有:钛镍合金、金镉合金、铜锌合金。记忆合金是由两种以上的金属元素通过热弹性和马氏体相变及其反转而产生形状记忆效应的材料。形状记忆合金是目前最好的形状记忆材料之一。到目前为止,已经发现了50多种具有形状记忆效应的合金。

记忆合金的主要成分是镍和钛。其独特的物理特性是当温度达到一定值时,材料内部的晶体结构会发生变化,从而导致外观的变化。

指材料缓慢变形的能力,受外力变形后,会慢慢恢复到原来的形状。也就是说材料既有粘性又有弹性,吸收冲击动能,可以反复使用,不会永久变形。

因为慢回弹性能明显的材料以聚氨酯记忆泡沫为代表,所以慢回弹往往指的是记忆泡沫。

它是一种具有开孔结构的聚氨酯聚合物,具有特殊的粘弹性、非常柔软的材料特性和很强的冲击能量吸收能力。这种材料对温度敏感,所以也叫温敏记忆棉。

记忆金属是一种特殊的金属材料,在一定温度范围内发生塑性变形后,可以在另一个温度范围内恢复其原来的宏观形状。它主要由镍钛合金制成。

世界材料科学出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种特殊的金属条,容易弯曲。我们把它放在装满热水的玻璃罐里,金属条向前抛;放入冷水中,金属条恢复原状。在装满冷水的玻璃罐里,加长一个,当弹簧放入热水时,弹簧又自动塌了。冷水中,泉水恢复原状,热水中,泉水收缩。弹簧可以无限拉伸和收缩,然后收缩和拉回。

这些都是有记忆的智能金属制成的,其微观结构有两种相对稳定的状态。高温时合金可以变成你想要的任何形状,低温时合金可以拉伸,但再加热会记住原来的形状,变回原来的形状。这种材料被称为记忆金属。它主要由镍钛合金制成。例如,一种螺旋形超级合金在高温退火后呈螺旋形。室温下用力拉直,但只要镍钛记忆合金丝把它加热到一定的“异常温度”,这种合金似乎就记住了什么,立刻恢复到原来的螺旋形状。

形状记忆合金是什么?有哪些特点?

形状记忆合金是由两种以上化学元素组成的原料。形状记忆合金是现阶段形状记忆原材料中形状记忆特性最好是的原材料。到迄今为止,大家早已发觉了50多种多样具备形状记忆效用的铝合金。航天航空行业的运用有很多取得成功的事例。航天器上极大的无线天线可以用记忆合金制成。在发送航天器以前,将抛物面天线伸缩放进通讯卫星中,火箭升空将航天器送至预订路轨后,只需加温。伸缩的卫星锅因为具备记忆力作用,当然进行,修复抛物面形状。

在临床医学专业行业也有普遍的运用,如人工合体骨骼、伤骨固定不动充压器、口腔科矫正器、各种各样腔内支撑架、心血管矫正器、心血管矫正器、心血管矫正器、心血管矫正器、心血管矫正器等。

形状记忆合金,以记忆合金制成的扭簧为例子,将其放进开水中,扭簧的长短马上伸展,随后放进凉水中,它会马上恢复正常。应用形状记忆合金扭簧能够操纵淋浴室自来水管的温度:当开水温度过高时,能够根据记忆力作用调整或关掉供水管,防止烧伤。还可以制成消防安全警报系统和电气设备的保险装置。

火灾事故产生时,记忆合金制成的扭簧形变,运行消防安全警报系统,做到警报的目地。还可以将记忆合金制成的扭簧放到加温闸阀中,以维持温室大棚温度。当温度过低或过高时,全自动开启或关掉加温阀。形状记忆合金的形状记忆效用也广泛运用于各种各样温度感应器触发器原理中。

形状记忆合金的另一个关键特性是伪延展性(也称之为超延展性,superelasticity),主要表现为在外面力的作用下,形状记忆合金比一般金属材料具备更高的形变恢复力,即载入全过程中造成的大应变力会伴随着卸载掉而修复。这类特性广泛运用于医药学、工程建筑避震和日常日常生活。比如,前边提及的人工合体骨骼、伤骨固定不动充压器、口腔科矫正器等。与一般原材料相比,形状记忆合金制造的眼镜框可以承受较大的变形,而不会破坏(不适用形状记忆效用,只是在变形后温度修复)。

你还知道形状记忆合金的哪些知识呢?欢迎在评论区留言~

记忆合金肋骨爪材质

记忆合金肋骨爪的材质通常是由记忆合金和钛合金等材料组成。记忆合金是一种可以记忆其原始形态的合金材料,其具有形状记忆和超弹性等特性,并且具有良好的生物相容性,因此被广泛应用于医疗器械领域。钛合金是一种轻质、高强度的金属材料,具有良好的生物相容性、抗腐蚀性和耐磨损性等特性,因此也被广泛应用于医疗器械领域。

形状记忆合金材料是什么?合金形变后还能恢复原样?

随着科技的不断进步,更多新技术都运用在我国的前端科技发展中。一些新工艺应运而生,形状记忆合金材料就是其中之一,这种新工艺在中国、美国、欧洲等地都进行了运用,能够大范围的扩大材料的应用内容,这种材料是什么呢?合金形变后还能恢复原来的样子吗?小编来给大家讲一讲。

形状记忆合金是由两种或两种以上的多重金属元素进行制作,可以在温度和应力的相互作用反应下产生变化的新型材料。能够通过它的一些特性:热弹性与马氏体进行相互反应产生逆转得出独特的形状记忆效应。这些十分前端的科技特性将会广泛用于航空航天事业和生物医疗电子器械等多种领域。形状记忆合金也因其本身所具有的独特性成为了各个国家争相研究的热点问题之一。美国、欧洲等国家都一直在努力针对形状记忆合金的制作技术和成分配比以及先进的工艺技术上进行结合,也取得了世人瞩目的成果,成功将其运用在了航空航天等应用领域上,尤其是在4D打印机方面。以其优越的技术使形状记忆合金成为了打印机的原材料。

在近期的研究中,形状记忆合金制作方法主要有四种:熔炼法、喷射沉积法、4D打印技术。它们都需要根据相对应的需求进行配置才能够继续接下来的锻造以及拉拔、冷加工等等,使形状记忆合金能够成型的工艺。美国西北大学研究出了使用形状记忆合金制造出了遥控行走的机器人,这种机器人既能扭曲,又能弯曲,还会爬行和自己行走完成各种高难度的转弯、跳跃动作。

全球形状记忆合金的发展在我国其实起步略晚一些,但是发展进程较快,已经在全世界多个领域取得了比较领先的水平。未来我国一定会加大在这方面的研发投入,继续促进形状记忆材料发展壮大。

记忆合金是什么东西?

记忆合金

记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做"记忆合金"。当然它不可能像人类大脑思维记忆,更准确地说应该称之为"记忆形状的合金"。此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。

何为记忆合金

19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“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。这是怎么回事?难道合金也具有人类那样的记忆力?

原来不是那么回事!这只是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律而已。例如,镍-钛合金在40oC以上和40oC以下的晶体结构是不同的,但温度在40oC上下变化时,合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。这里,40oC就是镍-钛记忆合金的“温度”。各种合金都有自己的温度。上述那种高温合金的温度很高。在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时,它却处于不稳定状态,因此,只要把它加热到温度,它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。

分类及应用

形状记忆合金可以分为三种:

(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。

三种记忆效应如下图所示。

目前已开发成功的形状记忆合金有TiNi基形状记忆合金、铜基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。

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。

形状记忆合金的具体应用如下。

高科技应用展望:

20世纪是机电学的时代。传感——集成电路——驱动是最典型的机械电子控制系统,但复杂而庞大。形状记忆材料兼有传感和驱动的双重功能,可以实现控制系统的微型化和智能化,如全息机器人、毫米级超微型机械手等。21世纪将成为材料电子学的时代。形状记忆合金的机器人的动作除温度外不受任何环境条件的影响,可望在反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域大显身手。

记忆合金 谈到合金,当然要讲最有趣的合金--记忆合金。金属具有记忆,是一个偶然的发现:60年代初,美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验,他们发现这些合金丝弯弯曲曲,使用起来很不方便,于是就把这些合金丝一根根拉直。在试验过程中,奇怪的现象发生了,他们发现,当温度升到一定的数值时,这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态,他们是善于观察的有心人,又反复做了多次试验,结果证实了这些细丝确实具?"记忆"。

美国海军研究所的这一发现,引起了科学界的极大兴趣,大量科学家对此进行了深入的研究。发现铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。人们可以在一定的范围内,根据需要改变这些合金的形状,到了某一特定的温度,它们就自动恢复到自己原来的形状,而且这“改变--恢复”可以多次重复进行,不管怎么改变,它们总是能记忆自己当时的形状,到了这一温度,就丝毫不差地原形再现。人们把这种现象叫作形状记忆效应,把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金,简称记忆合金。

为什么这些合金能具有这种形状记忆效应?它们是怎样记住自己的原形?用一般金属键理论、自由电子理论是难以解释合金的这种记忆效应的。记忆合金在一定的温度条件下能回复到原形,为核外电子的运动--随温度变化的运动,提供了绝佳的例证。

正是由于合金的形成是在高温条件下液态金属的互熔,由于液态金属的结构元排异,导致了这种元素的结构元与另一种金属的结构元相互均布,凝固后,其微观结构是不同种类的结构元成比例的有序排列,电磁力是构成合金物体的主要内聚力。

电磁力是由价和电子的运转所形成,而电子的运转速率随温度条件而变化的,所以,物体内的电磁力(大小、方向、作用点)也是随温度条件而变化。由此导致了金属物体的内力随温度条件而变化,只是这些变化在小温差范围内不明显,只有在较大温度变化(几百摄氏度)时才有表现。

一般金属在受力后,能产生塑性变形,如一根铁丝被折弯了,在折弯部位,电磁力受到外力的干扰,导致产生电磁力的价和电子的运转平面作出微量调整,一次塑性变形就完成了。

记忆合金由于是不同种类的结构元相互掺和均布,尽管结构元的个子、电磁力的大小不同,但各自都加快了自身的价和运转,在一定的温度条件下相邻相安。在受到外力后,电磁力受到外力的干扰,价和电子的运转平面作出微量角度调整,物体产生塑性变形,在此塑性变形中,部分调整后的价和电子的运转是不舒展的。当温度条件变化时价和电子的速率随之变化,当温度回复到相安舒展的(转变温度)条件时,不舒展的价和电子的运转立即回复到当时的速率,电磁力随之发生变化,使相邻结构元的价和运转也都作出相应的调整,全部回复到原来的舒展状态,于是整个物体也都回复到了原来的状态。这就是记忆合金的记忆过程。

其实,金属的记忆早就被发现:把一根直铁丝弯成直角(90° ),一松开,它就要回复一点,形成大于90° 的角度。把一根弯铁丝调直,必须把它折到超过180°后再松开,这样它就能正好回复到直线状态,这就是中国成语中所讲的矫枉过正。还有记忆力更好的合金就是弹簧,(这里所说的是钢制弹簧,钢是铁碳合金)弹簧牢牢地记住了自己的形状,外力一撤除,马上回复到自己的原来的样子,只是弹簧的记忆温度很宽,不像记忆合金这样有一个特定的转变温度,从而有了一些特别的功用。

利用记忆合金在特定温度下的形变功能,可以制作多种温控器件,可以制作温控电路、温控阀门,温控的管道连接。人们已经利用记忆合金制作了自动的消防龙头--失火温度升高,记忆合金变形,使阀门开启,喷水救火。制作了机械零件的连接、管道的连接,飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金--两机套结后,利用电加热改变温度,接口处记忆合金变形,使接口紧密滴水(油)不漏。制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线--先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线,折叠成一团,用飞船带到太空,温度转变,自展成原来的大面积和形状。

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,它将大展宏图、造福于人类。

形状记忆合金的研究、发现至今为止已有十几种记忆合金体系。包括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、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等

记忆合金的应用

记忆合金应用十分广泛。比如机械上的固紧销、管接头,电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊,医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。它还将在通讯卫星、彩色电视机、温度控制器以及玩具等方面发挥神奇的效能,也将成为现代航海、航空、航天、交通运输、轻纺等各条战线上的新型材料。

记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。

记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高,只有 4%~6%,有待于进一步改进。

记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95%的凝血块流向心脏和肺部。

人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成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。现在泵送水已取得成功。

由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。

形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管,然后在液氮温度下将套管扩径约8%,装配时将这种套管从液氮取出,把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时,套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏,远胜于焊接,特别适合用于航空、航天、核工业及海底输道等危险场合。

记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日,“阿波罗”11号登月舱在月球着陆,实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后,在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线,用以向地球发送和接受信息。数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带上天去。放到月面上以后,在阳光照射下温度升高,当达到转变温度时,天线又“记”起了自己的本来面貌,变成一个巨大的半球形。

目前,形状记忆效应和超弹性已广泛用于医学和生活各个领域。如制造血栓过滤器、脊柱矫形棒、接骨板、人工关节、妇女胸罩、人造心脏等等。还可以广泛地应用于各种自动调节和控制装置。形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。特别是它的质轻、高强度和耐蚀性使它备受各个领域青睐。

参考资料:http://bk.baidu.com/view/283570.htm

cuzn合金属于什么材料

CuZn合金是铜锌合金,是一种记忆合金.

铜锌记忆合金的成分有数十种之多,通常我们能使用到的铜锌记忆合金主要成分为:铜64%锌18%镍18%或者铜锌铝的记忆合金.马氏体转变温度大概在100℃左右.密度是6.75g/cm3.

铜锌合金又叫假黄金.铜锌合金是铜金属单质(Cu)、锌金属单质(Zn)组成的混合物.

特点是密度大,容易充型、导热性能好,氧化倾向因合金成分不同而各异.其中铸造锡青铜的结晶温度范围宽,易产生缩松缺陷,氧化不强烈.

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