什么是记忆金属?

什么是记忆金属?
什么是记忆金属?

什么是记忆金属?
形状记忆合金是一种特殊的合金,存在一个记忆温度,在记忆温度以下可以任意加工,当温度回到记忆温度时,可以恢复到加工前的形状,在未来,它将是工程主要材料之一比如说钛,在加热后,会恢复到加工前的形状 形状记忆合金是一种特殊的合金,存在一个记忆温度,在记忆温度以下可以任意加工,当温度回到记忆温度是,可以恢复到加工前的形状 形状记忆合金的研究、发现至今为止已有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
他们有两个共同特点：
1,弯曲量大,塑性高
2,在记忆温度以上恢复以前形状.
在我印象中,最早发现的记忆合金好像是50％Ti＋50％Ni .
记忆金属一般受温度影响较大,在某一温度下是一种状态,改变温度状态会改变,但当温度恢复到原来时,状态也就回到原来.
这种金属的M转变具有可逆性,它受温度变化影响,在一定温度以上恢复为它变形前的形状.人造卫星的太阳能电池板就可以用它制造.
神秘的形状记忆合金
在一次新材料的研讨会上,一位教授手持一个盛有水的玻璃瓶,上面插有一只漂亮的用纸做的蝴蝶,他走上讲台一言未发,从容的掏出打火机把瓶子加热,不一会只见蝴蝶的翅膀飞舞起来,这一试验引起了与会者的极大兴趣,原来在蝴蝶下面有一根所谓“形状记忆”合金丝,这根丝随着水温的升高和降低会突然伸长或缩短.所谓形状记忆效应是指合金经变形后,在一定的条件下,仍能恢复至原始形状的现象.
形状记忆效应来源于一种热弹性马氏体相变.一般的马氏体相变作为钢的淬火强化的方法从古代便为人所用,就是把钢加热到某个临界温度以上保温一段时间,然后迅速冷却,例如直接插入冷水中(称为淬火),这时钢转变为一种称为马氏体的结构,并使钢硬化.这种马氏体相变有一个特别的性质,在一定的温度下一旦形成的马氏体随着时间延长不再长大,为了增加马氏体的量,必须进一步降低温度,产生新的马氏体.后来,在某些合金中发现了不同于上述的另一种所谓热弹性马氏体相变,热弹性马氏体一旦产生可以随着温度降低继续长大.相反,当温度回升时,长大的马氏体又可以缩小,直至恢复到原来的状态,即马氏体随着温度的变化可以可逆地长大或缩小,由于马氏体的体积一般比原始状态要膨胀一些,而且马氏体相变伴随着晶体中规则的切变,因此热弹性马氏体相变随之伴有形状的变化.
早在1951年美国人在一次试验中偶然发现了金-镉合金有形状记忆特性,当时并未引起重视,1953年又在铟-铊合金发现这类效应,1963年发现镍-钛合金具有形状记忆特性后,掀起了这类合金研究的热潮,并产生了多种实用化的新思想,新的形状记忆合金应运而生,后来还发现了具有双向记忆效应,即铆钉如用双向记忆合金制作时,把铆好的铆钉重新降温后,铆钉又会变直,正如本节开始提到的蝴蝶下面的合金丝便是双向记忆合金,随温度的变化可来回伸长或缩短,引起蝴蝶翅膀上下翻飞.
形状记忆合金不仅具有理论上的重大意义,更重要的是工业中的应用价值.最先报道的是用形状记忆合金制作月面天线.月面天线伸展开来很宽大,火箭无法容纳,那么,如何把这样一个天线送上太空,送上月球呢?正是形状记忆合金神话般地解决了这一难题.用Ni-Ti合金丝在马氏体相变温度以上,先做成月面天线,然后在低于Mf的温度把月面天线压成小团装入运载火箭,当发射至月球表面后,通过太阳能加热而恢复原形,在月球上展开成为正常工作的月面天线.用形状记忆合金制作插头与插座或管子连结器有很大的优点,先把形状记忆合金做成比需连结的不锈钢管略小的管连接器,将它冷至Mf温度以下,加以扩径至比连接管略大,然后顺利套在连接管上,最后升温至Af以上(即使用温度),连接器即自动收缩,于是两根管被牢固地连接起来.美国空军F-14飞机曾经用此类连接器连接油压系统和加压水系统的管道,据说近30万个接头,无一发生事故,在海军的潜艇和军舰上也大量使用形状记忆合金管接头,因为在这些场合中,管道排列十分密集,一般的方法无法实行管道的连接.
形状记忆合金用于低质能源的利用上具有深远的意义.目前已将形状记忆合金成功地用于医学上,作为牙科的齿形矫正器,在Ms温度以上把形状记忆合金丝做成正常的形状,然后在低于Mf温度下变形并套在不正常的畸形牙上,当温度上升至口腔的温度后,矫正器自动变成正常形状,把畸形牙矫正.还可用于矫正脊椎侧弯.静脉过滤器是,把筛状过滤器在低温拉成直线,送入静脉,受体温加热后,变成筛状,起到过滤凝血的作用.目前正在用形状记忆合金试制人造肾的微型泵、可以收缩的人造肌肉及人造心脏等.
形状记忆合金的发明与应用,使人们对于金属材料的特性及功能开阔了眼界,神秘的被人们称之为机敏或智能材料的大门被打开了.