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西安華創(chuàng)鎳鈦記憶合金材料-***忘本的材料形狀記憶合金

2018-09-06 　來(lái)自: 西安華創(chuàng)新材料有限公司瀏覽次數(shù):4919

早在六千多年前，人類就發(fā)現(xiàn)并使用了金屬銅，公元前五世紀(jì)前后又逐漸使用了鐵器以及金、銀、鐵、鋁等其他金屬。但是能夠像聰明而智慧的高級(jí)生物那樣具有記憶能力的金屬，人們卻聞所未聞，甚至難以想象。如今，這種能夠“記憶”住形狀的合金，確確實(shí)實(shí)在我們面前出現(xiàn)了，這真令世人大開眼界，拍手叫絕！

1932年瑞典人奧蘭德在金-鎘合金中觀察到這種“記憶”效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)尚未引起人們的關(guān)注。1963年，美國(guó)海軍軍械研究所科學(xué)家比勒在一項(xiàng)試驗(yàn)中需要使用鎳-鈦合金絲，但當(dāng)時(shí)領(lǐng)回來(lái)的合金絲都彎彎曲曲，無(wú)法使用，便將其一根根拉直。但在隨后的試驗(yàn)中，一個(gè)神奇的現(xiàn)象出現(xiàn)了：當(dāng)溫度升到某一個(gè)值時(shí)，這些已經(jīng)被拉得筆直的合金絲，突然又魔術(shù)般地恢復(fù)了原形，更令人驚訝的是：形狀的恢復(fù)竟和原來(lái)不差分毫！多次反復(fù)試驗(yàn)結(jié)果完全一致，被拉直的合金絲只要到達(dá)某一個(gè)特定溫度后，便立即恢復(fù)原形。就好像一條被“凍”得失去知覺的蛇，當(dāng)溫度升高到某一個(gè)值后，突然“甦醒”過來(lái)，重新恢復(fù)“記憶”一般。“形狀記憶效應(yīng)”和“形狀記憶合金”（Shape Memory Alloy，SMA）便由此得名。

一根由銅鋅鋁組成的形狀記憶合金（稱為CZA合金）彈簧，在其特征溫度（Tm）65℃～85℃（溫度值由材料配方而定）時(shí)預(yù)先加工成形狀（200cm），當(dāng)對(duì)它進(jìn)行熱處理幾分鐘至半小時(shí)后，便“記憶”住了被加工成的形狀。然后在室溫下無(wú)論形狀怎樣變化，例1：鎳鈦形狀記憶合金彈簧壓縮成為45 cm，一旦將它的溫度升至Tm后，便重又恢復(fù)成原來(lái)被加工成的形狀。例2：鎳鈦形狀記憶合金裝飾花，在65℃～85℃的特征溫度下為開放形式，室溫時(shí)又令其呈閉合花蕾狀，當(dāng)使用熱風(fēng)等使溫度上升至Tm后，金屬花則又會(huì)自行盛開至美麗的原形，動(dòng)作轉(zhuǎn)角可達(dá)180℃，煞是有趣！

通常，合金材料的高溫相母體被稱為“奧氏體”，而降溫產(chǎn)生相變后的結(jié)構(gòu)被稱為“馬氏體”。據(jù)科學(xué)家們推測(cè)，這時(shí)雖然外表沒有變化，但在加熱和冷卻時(shí)結(jié)晶狀態(tài)是各不相同的，在某個(gè)特定溫度下，金屬原子的排列方式會(huì)發(fā)生突變，晶體結(jié)構(gòu)的這種變化常常是可逆的，被稱為“相變”。例如，含Ti和Ni各為50%的記憶合金，即存在著菱形和立方體兩種晶體結(jié)構(gòu)，在某個(gè)特殊溫度時(shí)這兩種晶體結(jié)構(gòu)能相互轉(zhuǎn)換，形狀也就隨著結(jié)構(gòu)類型而改變。隨后的研究還發(fā)現(xiàn)，除鎳鈦合金外，還先后發(fā)現(xiàn)銅-鋅、金-鎘、鎳-鋁等約二十余種合金也具有記憶功能，但其中“記憶力”強(qiáng)的當(dāng)屬鎳鈦合金。