2025年高考形狀記憶合金及應用

　　一般金屬材料受到外力作用后，首先發(fā)生彈性變形，達到屈服點(diǎn)，就產(chǎn)生塑性變形，壓力消除后留下永久變形。但有些材料，在發(fā)生了塑性變形后，經(jīng)過(guò)合適的熱過(guò)程，能夠回復到變形前的形狀，這種現象叫做形狀記憶效應（SME）。具有形狀記憶效應的金屬一般是由兩種以上金屬元素組成的合金，稱(chēng)為形狀記憶合金（SMA）。

　　形狀記憶合金可以分為三種

　�。�1）單程記憶效應

　　形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現象稱(chēng)為單程記憶效應。

　�。�2）雙程記憶效應

　　某些合金加熱時(shí)恢復高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復低溫相形狀，稱(chēng)為雙程記憶效應。

　�。�3）全程記憶效應

　　加熱時(shí)恢復高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤�而取向相反的低溫相形狀，稱(chēng)為全程記憶效應。

　　目前已開(kāi)發(fā)成功的形狀記憶合金有Ti-Ni基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金、鐵基形狀記憶合金等。

　　最早關(guān)于形狀記憶效應的報道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他們觀(guān)察到Au-Cd合金中相變的可逆性。后來(lái)在Cu-Zn合金中也發(fā)現了同樣的現象，但當時(shí)并未引起人們的廣泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中觀(guān)察到具有宏觀(guān)形狀變化的記憶效應，才引起了材料科學(xué)界與工業(yè)界的重視。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也發(fā)現了與馬氏體相變有關(guān)的形狀記憶效應。幾十年來(lái)，有關(guān)形狀記憶合金的研究已逐漸成為國際相變會(huì )議和材料會(huì )議的重要議題，并為此召開(kāi)了多次專(zhuān)題討論會(huì )，不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。在理論研究不斷深入的同時(shí)，形狀記憶合金的應用研究也取得了長(cháng)足進(jìn)步，其應用范圍涉及機械、電子、化工、宇航、能源和醫療等許多領(lǐng)域。

　　形狀記憶合金主要有以下用途。

　　工業(yè)應用：

　�。�1）利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線(xiàn)、套環(huán)等。

　�。�2）外因性雙向記憶恢復。即利用單程形狀記憶效應并借助外力隨溫度升降做反復動(dòng)作，如熱敏元件、機器人、接線(xiàn)柱等。

　�。�3）內因性雙向記憶恢復。即利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動(dòng)作，如熱機、熱敏元件等。但這類(lèi)應用記憶衰減快、可靠性差，不常用。

　�。�4）超彈性的應用。如彈簧、接線(xiàn)柱、眼鏡架等。

　　醫學(xué)應用：

　　Ti-Ni合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學(xué)實(shí)例相當多。如血栓過(guò)濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、腦動(dòng)脈瘤夾、接骨板、髓內針、人工關(guān)節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。

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