形狀記憶合金的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1、形狀記憶合金的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)摘要：綜述了形狀記憶合金的發(fā)展概況，簡要介紹了形狀記憶合金在不同領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了當(dāng)前形狀記憶合金研究中存在的問題，指出了今后的發(fā)展前景與研究方向。關(guān)鍵詞：形狀記憶合金、形狀記憶合金效應(yīng)、應(yīng)用一、引言形狀記憶合金(ShapeMemyAlloySMA)是指具有一定初始形狀的合金在低溫下經(jīng)塑性形變并固定成另一種形狀后通過加熱到某一臨界溫度以上又可恢復(fù)成初始形狀的一類合金。形狀記憶合金具有的能夠記住其原始形

2、狀的功能稱為形狀記憶效應(yīng)(ShapeMemyEffectSME)。形狀記憶合金作為一種特殊的新型功能材料是集感知與驅(qū)動(dòng)于一體的智能材料因其功能獨(dú)特可以制作小巧玲瓏、高度自動(dòng)化、性能可靠的元器件而備受矚目并獲得了廣泛應(yīng)用。二、形狀記憶合金的發(fā)展史與現(xiàn)狀在金屬中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀記憶效應(yīng)最早追溯到20世紀(jì)30年代。1938年。當(dāng)時(shí)美國的Greningerh和Moadian在CuZn合金小發(fā)現(xiàn)了馬氏體的熱彈件轉(zhuǎn)變。隨后，前蘇聯(lián)的Kurdiumov對(duì)這種

3、行為進(jìn)行了研究。1951年美國的Chang相Read在Au475Cd(％原子)合金中用光學(xué)顯微鏡觀察到馬氏體界面隨溫度的變化發(fā)生遷動(dòng)。這是最早觀察到金屬形狀記憶效應(yīng)的報(bào)道。數(shù)年后，Burkhart在InTi合金中觀察到同樣的現(xiàn)象。然而在當(dāng)時(shí)，這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)只被看作是個(gè)別材料的特殊現(xiàn)象而未能引起人們足夠的興趣和重視。直至1963年，美國海軍武器實(shí)驗(yàn)室的Buehler等人發(fā)現(xiàn)了NiTi合金中的的形狀記憶效應(yīng)，才開創(chuàng)了“形狀記憶”的實(shí)用階斷[

4、1]。形狀記憶合金的歷史只有70多年，開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為“神奇的功能材料“，其實(shí)用價(jià)值相當(dāng)廣泛，其應(yīng)用范圍涉及機(jī)械、電子、化工、宇航、能源和醫(yī)療等許多領(lǐng)域【6】。二、形狀記憶效應(yīng)的應(yīng)用目前形狀記憶合金在電子、機(jī)械、能源、宇航、土木、汽車、醫(yī)療及日常生活各方面都得到了廣泛的應(yīng)用總的來說按使用特性的不同可歸納為下面幾類:(1)自由回復(fù)。SMA在馬氏體相時(shí)產(chǎn)生塑性形變溫度升高自由回復(fù)到記

5、憶的形狀。自由回復(fù)的典型例子是人造衛(wèi)星的天線和血栓過濾器。美國航空航天局(NASA)將Ti2Ni合金板或棒卷成竹筍狀或旋渦狀發(fā)條收縮后安裝在衛(wèi)星內(nèi)。發(fā)射衛(wèi)星并進(jìn)入軌道后利用加熱器或太陽能加熱天線使之向宇宙空間撐開。血栓過濾器把Ni2Ti合金記憶成網(wǎng)狀低溫下拉直通過導(dǎo)管插入靜脈腔經(jīng)體溫加熱后形狀變?yōu)榫W(wǎng)狀可以阻止凝血塊流動(dòng)[7]。有人設(shè)想利用形狀記憶合金制作宇宙空間站的可展機(jī)構(gòu)即以小體積發(fā)射于空間展開成所需的形狀這是很有吸引力的機(jī)構(gòu)。(2)

6、強(qiáng)制回復(fù)。強(qiáng)制回復(fù)最成功的例子是SMA管接頭。事先把內(nèi)徑加工成比被接管外徑小4%當(dāng)進(jìn)行連接操作時(shí)首先把管接頭浸泡在液態(tài)空氣中在低溫保溫狀態(tài)下擴(kuò)徑后把被接管從兩端插入升高溫度內(nèi)徑回復(fù)到擴(kuò)徑前的狀態(tài)把被接管牢牢箍緊。利用SMA制作的腦動(dòng)脈瘤夾可夾住動(dòng)脈瘤根部防止血液流入使動(dòng)脈瘤缺血壞死。本田等人用厚度為015mm的Ti2Ni板制作的Ag2TiNi復(fù)合夾滿足小而輕、裝卸簡便等要求效果良好。此外類似的用途還有電源連接器、自緊固螺釘、自緊固夾板、