造型材料课件-第五章第五节新材料.ppt

新材料 1概述 2形状记忆合金 定义：具有初始形状的制品变形后，通过加热等手段处理又恢复初始形状的功能 “阿波罗”半球形天线 形状记忆合金的特性 1963年，美国海军一个研究所奉命研制 一种新式装备，发现拉直或做成铁合金 只要遇到某温度，便立即恢复到原来那 种弯弯曲曲的样子 镍一铁合金的转变温度是40度，一到这个温度，镍铁合金便“记”起·“了自己原来的”面目”。 特性 各种形状记忆合金在转变温度以上时的晶体结构是稳定的，当我们于这个温度下，用外力改变了合金的形状时，这时合金的外形发生了变化。 转变温度以下时不稳定的晶体结构就会立即转变成稳定结构，这就是形状记忆合金做成的物体能“回忆起”原来的形状并发生变化的原因。 阿波罗登月舱带到月球上的环形天线，就是用 极薄的记忆合金材料先按预定要求做好 ，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带 上天去。? 形状记忆合金的用途 (1)工程应用。 形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。 例如，用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4兆的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8兆，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 形状记忆合金的用途 封。这种连接方式接触紧密能防渗漏、装配时间短，远胜于焊接，特别适合于在航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合应用。 这种形状记忆材料也可用于安全报警系统，如火灾报警器等。还可用于能源开发制成小型固体热机。 形状记忆合金的用途 (2)医学应用： 形状记忆效应和超弹性可广泛用于医学领域。如制造血栓过滤器、脊柱矫形 棒、牙齿矫形弓丝、接骨板、 人工关节、人造心脏等等。 (3)智能应用： 形状记忆合金是一种集感知和驱动双重功能为一体的新型材料，因而可广泛 地应用于各种自动调节和控制装置，也称作智能材料。 形状记忆合金的用途 研制像半导体集成电路那样的集记忆材料 、驱动源 、控制为一体的机械集成元件，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，它们除温度外不受任何其他环境条件的影响可望在核反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域中大显身手。 形状记忆合金在交通工具上的应用（实例） Ni-Ti记忆合金线材 眼镜架系列（实例） 眼镜架（形状记忆合金） 食道及吻合口内支架、食道带膜支架（实例）  1）NiTi记忆合金自扩张式食道及吻合口内支架具有优良的生物相容性和耐腐蚀性，同时具有奇特的记忆特性和超弹性。在0～10℃（冰水）下内支架为软化状态，在一定范围内可改变形状，放入食道支架放送器中。在33℃以上将内支架推出，可立即恢复到原来形状，产生持续柔和的径向扩张力，作用在食道内壁上，使狭窄部位恢复通畅。 2）内支架在体温下具有良好的超弹性， 能随正常的食道蠕动而起伏波动，使食 道既保持通畅又无不舒适感。 双程CuZnAl记忆合金花 （实例）  采用CuZnAl记忆合金片，以热水或热风为热源，开放温度为65℃~85℃，闭合温度为室温。花蕾直径80mm,展开直径200mm 形状记忆合金技术的医学仪器就是一个非常细的管子，这个管子可以插入血管里，到达损坏的血管之后再变回原来大小。???? 精密控湿用记忆合金弹簧 （实例）  食道及吻合口内支架（实例） NiTi记忆合金自扩张式气管内支架 （实例）  双程CuZnAl记忆合金弹簧  （实例） 利用形状记忆合金双程记忆效应制成的，随温度变化可自行伸缩的感温驱动元件。 2超塑性合全 金属的超塑性现象： 在特定的组织、温度条件和变形速度下变形时，塑性比常态提高几倍到几十倍，而变形抗力降低到常态的几分之一甚至几十分之一 。 超塑性是材料能够经受拉力的作用进行大幅变形而不断裂的性质。 超塑性材料的应用 航空工业领域，要求金属材料具有高强度、耐高温和能够进行复杂形状的加工成型，而从成型加工角度看，材料的强度越高，形状越复杂，就越难整体成形。 利用合金的超塑性，则那些难加工成型的合金和复杂形状的结构件，就比较容易成型。如美国利用超塑性模锻铁合金的飞机隔架，只需22.7kg的锻料即可锻出。 若用普通锻造法，需锻出158.8kg的毛坯后，再经机械加工制成最后形状。 用超塑性模锻，每件能省料136kg。当生产500架飞机时，只这一零件就可节约120-150万美元。 3纳米材料 纳米材料实例 纳米晶太阳能电池 技术特点—无机一有机复合体系 采用二氧化钛粒子制备多孔的薄膜，然后再在薄膜的微孔中修饰有机染料分子或无机半导体粒子作为光敏剂。光敏剂吸收入射光后产生电子—空穴对，通过半导体颗粒，产生电荷分离，将太阳能转换为电能。 优点 无污染 光电转化效率高 成本低（单晶硅电池的1/5） 纳米运用—(