【2017年整理】四川理工-材料物理性能-扩展-形状记忆合金.ppt

形状记忆合金;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.;形状记忆效应：具有一定形状的固体材料(通常是具有热弹性马氏体相变的材料)，在某一温度下(处于马氏体状态Mf)进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度(通常是该材料马氏体完全消失温度Af)上时，材料恢复到变形前的初始形状。 具有形状记忆效应的合金称为形状记忆合金。;形状记忆合金的物理基础-----马氏体相变;形状恢复完全可逆需具备以下条件： 马氏体相变是热弹性的； 母相和马氏体呈现有序的点阵结构； 马氏体点阵的不变切变为孪生，亚结构为孪晶或层错； 马氏体相变在晶体学上是可逆的。;随着形状记忆材料研究的不断深入，发现不完全具备上述条件的合金也可以显示形状记忆效应。 温度场可以诱导形状记忆效应，磁场、应力场等也可诱导马氏体相变，出现形状记忆效应。;单程记忆效应 将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却，使之发生马氏体相变，然后对马氏体进行任意变形； 当温度升至Af点，马氏体完全消失，材料恢复母相形状，重新冷却时不能恢复低温相时的形状。 双程记忆效应 加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状，通过温度升降自发可逆地反复恢复高低温相形状的现象称为双程记忆效应，又称可逆记忆效应。;单程记忆效应 将母相在高温下制成某种形状，再将母相冷却，使之发生马氏体相变，然后对马氏体进行任意变形； 当温度升至Af点，马氏体完全消失，材料恢复母相形状，重新冷却时不能恢复低温相时的形状。;没放入热水前;合金成分;TiNi合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆性能最好的合金材料。 TiNi合金强度高、塑性大、耐蚀性好、稳定性好，具有优异的生物相容性， 在医学上的应用是其它形状记忆合金不能替代的 形状记忆合金的经济性是一个重要因素。 Cu基合金的记忆性能、耐蚀性能、力学性能等都比TiNi合金差，但价格仅为TiNi合金的l/10，在性能要求不高、反复使用次数少，特别是要降低成本的情况下使用； Fe基合金价格低，加工性能好，力学强度高，在应用方面具有明显的竞争优势，但其形状记忆效应不是很好。;形状记忆合金的应用 ;左图是一个双程CuZnAl记忆合金弹簧，它是SMA用作驱动器的典型形式。该弹簧是随温度变化自行伸缩的感温驱动元件。采用CuZnAl记忆合金丝，表面镀锡，以热水或热风为热源，典型伸缩温度为65℃~85℃，自由状态为45mm，伸长状态为200mm。 可见其形变量较大，可以产生足够的驱动力。;形状记忆合金在航空航天中的应用;连接件和紧固件;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。;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。;温度调节装置;低于Mf点温度下，把重M的重物挂在形状记忆线圈上，丝材伸长到屈服力和重力达到平衡； 把线圈加热到Af点以上，温度上升使合金产生形状恢复，形状恢复力大于重力，丝材在弹性应变的状态下收缩L，提起重物做MgL的功； 重物提上去后降低温度，丝材伸长，接上重物，再升高温度把重物提上去，实现热机循环。;保险器和继电器; 形状记忆合金还可制成各类心脏修补器、血栓过滤器、伤骨固定器、脊柱矫正器、手术缝合线、人造骨骼等等。;矫形外科;血栓过滤器;把TiNi丝记忆处理成能阻止凝血块的罗网形状，然后在低温下拉直，通过导管插入腔静脉。 进入腔静脉的TiNi丝被体温加热变成原先复杂的罗网形状，阻止凝血块游动。;形状记忆路灯;　　　利用形状记忆效应可以制成记忆眼镜框，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。而且这种眼镜框具有超弹性，使人佩戴后感到非常舒适。;记忆照明灯罩;;1、背景;1、背景;1、背景;1、背景;1、背景;1、背景;1、背景;;2、马氏体稳定化的微观机制;2、马氏体稳定化的微观机制;2、马氏体稳定化的微观机制;2、马氏体稳定化的微观机制;2、马氏体稳定化的微观机制;;2、马氏体稳定化的微观机制;3、橡皮泥现象的起源;3、橡皮泥现象的起源;3、橡皮泥现象的起源;3、橡皮泥现