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记忆合金的材料有哪些

发布时间:2022-02-10 21:20:29

⑴ 记忆合金都有哪些应用

原来把这种合金丝在40摄氏度时做成某种弯曲的形状,再在室温下把它伸直,当温度又回升到40摄氏度的时候,它就又分毫不差地自动变为原来那种弯曲的形状了。

形状记忆材料的这种特殊功能引起了人们极大的兴趣,纷纷探索对它的应用。靠着这个特殊本领,形状记忆材料在医疗、航空航天等高科技领域内担负了许多十分独特的任务。

⑵ 记忆金属有哪些

一般金属材料受到外力作用后,首先发生弹性变形,达到屈服点,就产生塑性变形,应力消除后留下永久变形。但有些材料,在发生了塑性变形后,经过合适的热过程,能够回复到变形前的形状,这种现象叫做形状记忆效应(SME)。具有形状记忆效应的金属一般是两种以上金属元素组成的合金,称为形状记忆合金(SMA)。

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。

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。
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--两机油管套结后,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。

⑶ 形状记忆合金有哪些应用

形状记忆合金(Shape Memory Alloys,简称SMA)是一种能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料,具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性,广泛应用于航空航天、医疗器械、机械电器等领域。

1、汽车:形状记忆合金在汽车上应用最多的是制动器,目前使用品类已达一百多种,主要用于控制引擎、传送、悬吊等,以提高安全性、可靠性及舒适性。此外在汽车手动传动系统的防噪装置以及发动机燃料气体控制装置上也有应用。

来源:《揭秘未来100大潜力新材料(2019年版)》_新材料在线

⑷ 形状记忆合金是由什么材料做的为什么它有记忆功能而别的金属没有记忆功能

物体在某一温度下受外力变形,去除外力后仍保持变形后的形状,但于较高温度下能自动恢复变形前的原有形状,这就是形状记忆效应。具有这种效应的合金材料称为形状记忆合金。

形状记忆合金种类很多,我记得至少有一百多种,成分各不一样。目前已开发成功的形状记忆合金可以分为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三大类的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等等。

记忆功能的机理还是比较复杂的,应该说目前的研究还不能完全的解释清楚。但大概可以这么说明:
形状记忆合金的高温相具有较高的结构对称性,通常为有序立方结构。在Ms温度以下,单一取向的高温相转变成具有不同取向的马氏体变体。当在Ms温度以下使这种材料变形以制成元件时,材料内与应力方向处于不利地位的马氏体变体不断消减;处于有利地位的则不断生长。最后转变成具有单一取向的有序马氏体的元件。如再度加热到As点以上,这种对称性低的、单一取向的马氏体发生逆转变时,又形成先前的单一取向的高温相。对应于这种微观结构的可逆性转变,便恢复了材料在高温时的宏观形状,这就是所谓的单程形状记忆。经过某种工艺处理的记忆元件,冷却到Ms以下时,可恢复到低温时的形状,则称为双程形状记忆效应。

记忆元件随温度变化而改变形状的过程,就是材料内部马氏体随温度的降低和升高连续生长和消减的过程,这种现象称为热弹性。一般认为,呈现形状记忆效应的合金必须具有以下特点:①马氏体是热弹性的;②形变是通过孪生而不是滑移发生的;③马氏体是由有序的母相形成的。

⑸ 记忆合金的材料是______和______

镍和钛混合成为合金,叫记忆合金.
故答案为:镍;钛.

⑹ 镜架材料:记忆金属是什么

可以折弯 是记忆金属
不能折弯 则不是
记忆金属 最基本的特性是具有记忆形状的功能

水中不会生锈(准确说不会生普通的锈,不用怕)

⑺ 记忆合金属于什么材料

形状记忆材料。

形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)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(shape memory effect,SME)的由两种以上金属元素所构成的材料。形状记忆合金是目前形状记忆材料中形状记忆性能最好的材料。

迄今为止,人们发现具有形状记忆效应的合金有50 多种。在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。

人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。发射人造卫星之前,将抛物面天线折叠起来装进卫星体内,火箭升空把人造卫星送到预定轨道后,只需加温,折叠的卫星天线因具有“记忆”功能而自然展开,恢复抛物面形状。

(7)记忆合金的材料有哪些扩展阅读:

起源发展:

1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应,即合金的形状被改变之后,一旦加热到一定的跃变温度时,它又可以魔术般地变回到原来的形状,人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。

记忆合金的开发迄今不过20余年,但由于其在各领域的特效应用,正广为世人所瞩目,被誉为"神奇的功能材料"。

⑻ 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“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。

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。

⑼ 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。

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,前边提及的人工合成人体骨骼、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~

⑽ 形状记忆合金具有哪些性质对于材料的性质

【记忆合金的原理】
关于记忆合金的原理现在还不十分清楚.一般认为,记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时,就会发生形状恢复的记忆.而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力,镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米,远比最初变形时加的力大.一般说来,可达原变形的十倍,这就意味着输出的能量比输入的能量大得多.科学家对此无法解释,物理学家罗沙尔说:“热力学定律一点没有错的地方,但这些定律就是不适合于镍钛诺……”.
【记忆合金的成分】
记忆合金的特性是50年代初期被发现的,金镉、铟铊合金都有这种特性.
【记忆合金的应用】
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.。

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