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形状记忆合金工作原理及性能优势

发布时间: 07-25

       形状记忆合金是一种能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料,具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性,广泛应用于航空航天、医疗器械、机械电器等领域,形状记忆合金是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应的由两种以上金属元素所构成的材料。目前得到应用的有钛基、铜基和铁基形状记忆合金,镍钛形状记忆合金是目前形状记忆材料中研究最全面、形状记忆性能最好的材料,具有强度高、塑性大、耐蚀性好、稳定性好、具有优异的生物相容性等特点,其在医学上的应用是其它形状记忆合金不能替代的。

    一、形状记忆合金记忆原理

    记忆合金记住材料形状的原理不同于高分子弹性物质,比如我们熟悉的橡皮圈,它恢复其形状的原理是内部交联和纠缠的橡胶大分子链的打开与分离。 而形状记忆合金之所以具有变形恢复能力,是因为变形过程中材料内部产生的热弹性马氏体相变。热弹性马氏体相变产生的低温相(马氏体)在加热时向高温相(奥氏体)进行可逆转变的结果。
     哈勃太空望远镜(HST)使用形状记忆合金制成的手臂,到达太空后,太阳的温度将形状记忆臂加热到临界温度以上,使它们恢复到原来的形状,自动释放太阳能电池板。

形状记忆合金工作原理

       形状记忆效应只能存在于具有热弹性马氏体相变的磁性合金中。典型的铁磁性形状记忆合金有Ni-Mn-Ga、Ni-Fe-Ga、Fe基合金(Fe-Pd、Fe-Ni-Co-Ti等)和Co基合金(Co-Ni、Co-Mn系合金等)等。

      二、形状记忆合金特点:

      1、磁性形状记忆合金具有双向应变效应,这些特有的性能很适合开发新的致动器。

      2、相对于超磁致伸缩材料,该材料的价格较低。由于超磁致伸缩材料含有大量价格昂贵的金属(Tb),磁控形状记忆合金的价格大约为超磁致伸缩材料的十分之一。

      3、可有多种重要应用。磁致形状记忆合金作为智能材料,是未来国防和高技术领域的物质基础。它的高应变特性、高响应频率,可望在传感器、表层智能结构、自动控制、飞机机翼调控系统和超大功率超声换能器技术等方面应用。

      4、理论和新材料、新效应的研究价值高。例如磁场对形状记忆合金马氏体相变的重要作用的新机制。从原理上,磁诱导形状记忆效应完全不同于目前常用的磁致伸缩效应、不同于用温度控制的现有形状记忆合金和压电材料,因此可以开发出许多新的材料和新的应用领域。

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标签:形状记忆合金  国机金属

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