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1、无机非金属材料,记忆合金目录,一：记忆合金的介绍 二：记忆合金的发展 三：记忆合金的分类 四：记忆合金的原理 五：记忆合金的应用,形状记忆合金,记忆合金即拥有“记忆”效应的合金，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 。,NiTi形状记忆合金折叠发射 自动张开的宇航天线原理图,记忆合金的发展,形状记忆效应最早发现于30年代， 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
2、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。 20世纪30年代，美国哈佛大学A. B. Greninger等发现CuZn合金在加热与冷却的过程中，马氏体会随之收缩与长大； 1948年，前苏联学者库尔久莫夫预测到某些具有马氏体相变的合金会出现热弹性马氏体相变； 1951年，张禄经、Read发现Au-47.5%Cd具有形状记忆效应；,1963年，美国海军武器试验室（Americal navy Ordinance Laboratory）的Buehler博士等发现Ni-Ti合金具有形状记忆效应，并开发了Nitinol（Ni-Ti-Navy-Ordinance-Laborato
3、ry）形状记忆合金；70年代，CuAlNi也被发现具有形状记忆功能；1975年左右，FeMnSi及有些不锈钢也有形状记忆功能，并在工业中得到应用；,形状记忆合金的分类,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 。 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 。,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,冷却,形状记忆的原理,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，压力消除后留下永久变
4、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由两种以上金属元素组成的合金，称为形状记忆合金（SMA）。,普通金属材料 形状记忆合金,马氏体相变而呈现形状记忆效应的。马氏体相变具有可逆性，将马氏体向高温相（奥氏体）的转变称为逆转变。形状记忆效应是热弹性马氏体相变产生的低温相在加热时向高温相进行可逆转变的结果 。,记忆合金应用连接件和紧固件,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%，
5、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,形状记忆合金管接头具有高度的可靠性，不需熔焊的高温高热，不会损害周围材料，在低温下易拆卸，便于检修检查。 这种管接头在F-14战斗机上使用了10万个以上，从未出现过漏油等事故。 这类管接头在核潜艇的管路连接上也可大量应用。 150mm大口径管接头在海底输油管道及其修补工程上得到应用。,F14战斗机,战略核潜艇,密闭中空结构件中很难进行紧固操作，形状记忆紧固铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。 Af点低于室温的合金用来制造紧固铆钉，尾部形状记忆处理成开
6、口形状； 进行紧固操作前，把紧固铆钉浸泡在干冰或液态空气中进行充分冷却，然后把尾部拉直； 插入被紧固孔； 温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。,形状记忆紧固螺钉,智能机器人,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。 形状记忆驱动器通过适当加热和控制，可完成往返或旋转运动，兼之具有感温功能。 形状记忆控制机构同传统伺服控制机构相比，一个形状记忆元件就可起到传统机构中传感、驱动和传递三系统功能的作用。,智能控制器,医学应用,1.人工心脏用人造肌肉：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。 2.血栓过滤器：美国用TiNi合金丝试制了用来阻止游动于静脉中的凝血块的过滤器。 3.冠状动脉内支架、食管、胃肠支架 4.牙齿矫形丝、形脊柱人造关节、脊柱侧弯矫形用哈伦顿棒等,日常生活,空调排气口上装有百叶板，风向在制冷时向上、取暖时向下。 利用形状记忆元件传感和驱动特性制造上下自动转换的百叶板。安装在排气口的形状记忆线圈随排气温度变化进行收缩或张开，和另一侧偏动弹簧一起完成双程动作，自动控制百叶板运动。 经10万次以上的动作后证实，形状记忆特性没有任何下降。,空调百叶板,空调百叶板,形状记忆合金眼镜架,谢谢,