形状记忆合金及其应

形状记忆合金及其应用姓名：李丽学院：资源环境学院09化学学号：090640106一形状记忆合金形状记忆合金是能记忆起自己受外力作用而变形前的形状，具有形状记忆效应的合金，被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医疗材料。例如人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛-镍形状记忆合金制造的，它具有形状记忆功能。先将钛-镍合金天线制成抛物面，然后在低温下将天线揉成一团，放入人造卫星或宇宙飞船舱内。当人造卫星或宇宙飞船发射并进入正常运行轨道后，天线在舱外经太阳光照射温度升高，就会自动恢复到原来的抛物面形状。二形状记忆合金在各方面的应用2.1形状记忆合金的医疗应用范围临床上用的最普遍的是镍钛（NiTi）形状记忆合金（SMA）。NT—SMA是集耐磨、耐腐蚀、形状记忆效应伪弱性和声阻尼等性能于一体的新材料，有热弹力型的马氏体变态，有种种难以想象的性质。即用记忆处理，使之变为另外的形状，如在加热到一定温度时，可以完全恢复到使其记忆的原来状态，即具有形状记忆效应。这种形状记忆合金效果，除NT合金以外，Gu-Zn、Gu-Al-Ni、Ag-Gd等合金也有此性质，因这些都是附带马氏体变态而显示形状记忆效果的，故把这些合金称为马氏体记忆，所谓单向记忆功能，是在低温时给合金制品一定的变形，当环境温度升高时，它又会恢复发哦原先定型的几何形状。双向记忆，则是在高、低两种交替变化时，合金制品在两种设定的形状中自动变化。在心血管外科的应用，比如说治疗心血管栓塞，血块拦截滤器，以及治疗主动脉瘤，人工心脏用的收缩性人工肌肉。其它方面比如扩张气管，止鼾器，以及在改善药物释放方面都有很强大的应用。2.2形状记忆合金在消防设备中的应用形状记忆合金不同于双金属，所谓双金属，就是把两种不同的金属贴在一起根据两种金属的膨胀率不同，加热时产生弯曲。同时发出报警双金属热变形是慢慢变化，恢复也是慢慢恢复，最后留有热弹性的缺点。而形状记忆合金则与双金属不同，它是由外力作用使之内部构造改变，经加热，它则瞬间回复到原来的构造形状。由于形状记忆合金的新颖特殊的性质，已开始在消防中应用。用于探测器、灭火设备的自动喷射装置、自动关闭门窗等。总之，形状记忆合金在消防领域是有着很宽广的应用前景，有待于我们去开发利用。利用形状记忆合金纤维在低于相变温度的环境中可任意改变形状，而在高于相变温度的环境中回复原来形状的原理，使织物在温度刺激下改变形状。通过对形状记忆织物的开发的一系列研究表明，形状记忆合金在织物上的应用是可行的。形状记忆织物可产生某些特定功能如抗皱、保形等；形状记忆合金因其独特的形状记忆效果赋予了织物与众不同的功能以及外观造型，使其前所未有地具有了活力和动感，带给人们以视觉冲击。2.3形状记忆合金在土木工程中的应用SMA的延展性非常好,可恢复变形可达8%~10%。SMA的应力与应变之间形成滞回曲线使它具有很强的能量储存和能量传输能力。SMA的超弹性是由相变引起的,因此,它具有良好的抗疲劳性能。开发新SMA材料和提高SMA材料性能。对于形状记忆合金,调整化学组分的含量、增加合金的改良元素,在非化学计量晶体中找到高居里温度、高饱和磁化强度、宽温度稳定区和马氏体相变温度在室温以上范围的最佳成分配比。此外,筛选和研制新成分的合金也是SMA的发展方向。通过适当温度热处理、脉冲强磁预处理、磁场热处理、预加应力、辐射等方法提高马氏体相变温度,降低外加磁场,增大磁致应变量,改善材料的脆性,提高机械加工性能。使SMA具有低外加磁场,宽温度范围,高稳定性。SMA材料具有丰富的相变行为,如磁相变、有序化相变、热弹性马氏体相变、应力诱发马氏体相变、预相变、中间马氏体相变等。2.4形状记忆合金在军事上的运用形状记忆合金具有惊人的强度及对温度变化的响应能力,为此,它被用作机电、磁性线圈或双金属执行元件的替代物。形状记忆合金执行元件可以是线状的或环形的。为了正确地设计形状记忆合金制的执行元件,对冶金、机械和电性能互相作用进行了研究,并揭示其实质。80年代初,美国宇航局发明了两种执行元件,并取得了专利。一美国海军用镍钛形状记忆合金制造导弹尾翼,在飞行中,使弹体达到精确制导和控制,这种弹翼不仅用于导弹与制导炮弹,还可以用于鱼雷。三发展趋势及展望记忆合金的产业发展离不开基础及应用研究的有力支撑，未来记忆合金的材料研究将向高温、低温、宽滞后、窄滞后、双程、全程、磁控响应、色调记忆等方向发展；工艺研究将向低成本、高质量、多品种的目标迈进，开发研制忆合金多孔材料、薄膜、超细丝、纤维等具有全新用途的功能材料。记忆合金元件的小型化、智能化、大型化是元件设计的不同方向。随着应用研究和产业的不断发展，我国记忆合金的技术水平、产品质量、生产规模都取得了长足的进步，记忆合金生产成本也相应的有了很大程度的降低，原本因为价格因素而局限应用于军工、医疗和高档民用领域产品的记忆合金得以在更多的领域得到更为广泛的应用，这给记忆合金的产业发展提供了新的机遇。可以预见的是，记忆合金丝棒板材、医用产品、紧固连接件、解锁驱动件和智能复合材料等方面将是今后记忆合金产业化发展的趋势。参考文献1、李奇陈光巨材料化学2010年第二版2、缪卫东我国形状记忆合金应用现状及发展趋势新材料产业NO.520083、李冰形状记忆合金材料发展动向金属世界2005第二期4、曹运红形状记忆合金的发展及其在导弹与航天领域的应用飞航导弹2000第十期5、崔迪等形状记忆合金在土木工程中的研究与应用进展防灾减灾工程学报第25卷第1期6、刘晓霞形状记忆合金纺织品及其开发上海毛麻科技2010年第1期赵可昕形状记忆合金在建筑工程中的应用材料开发与应用2007年6月