一、形状记忆合金在机械系统中的应用
早期应用是管路接头,还有用于温度控制装置(譬如温度控制的疏水阀)、集成电路引线、汽车零件等等。
工业应用:(1)利用单程形状记忆效应的单向形状恢复。
如管接头、天线、套环等。
(2)外因性双向记忆恢复。
即利用单程形状记忆效应并借助外力随温度升降做反复动作,如热敏元件、机器人、接线柱等。
(3)内因性双向记忆恢复。
即利用双程记忆效应随温度升降做反复动作,如热机、热敏元件等。
但这类应用记忆衰减快、可靠性差,不常用。
(4)超弹性的应用。
如弹簧、接线柱、眼镜架等。
医学应用: TiNi合金的生物相容性很好,利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。
如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、脑动脉瘤夹、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。
高科技应用展望: 20世纪是机电学的时代。
传感——集成电路——驱动是最典型的机械电子控制系统,但复杂而庞大。
形状记忆材料兼有传感和驱动的双重功能,可以实现控制系统的微型化和智能化,如全息机器人、毫米级超微型机械手等。
21世纪将成为材料电子学的时代。
形状记忆合金的机器人的动作除温度外不受任何环境条件的影响,可望在反应堆、加速器、太空实验室等高技术领域大显身手。
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二、形状记忆合金的概念和应用
形状记忆合金是具有形状记忆效应的合金,被广泛用于做人造卫星和宇宙飞船的天线,水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关,以及牙齿矫正等医疗材料。
例如人造卫星和宇宙飞船上的天线是由钛-镍形状记忆合金制造的,它具有形状记忆功能。
先将钛-镍合金天线制成抛物面,然后在低温下将天线揉成一团,放入人造卫星或宇宙飞船舱内。
当人造卫星或宇宙飞船发射并进入正常运行轨道后,天线在舱外经太阳光照射温度升高,就会自动恢复到原来的抛物面形状。
三、记忆合金 应用领域
记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。
这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。
由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做"记忆合金"。
当然它不可能像人类大脑思维记忆,更准确地说应该称之为"记忆形状的合金"。
此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。
科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。
四、记忆合金在工程中的应用
(1)管子接头:用记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管,然后在低温下(Mf以下)将套管扩径约8%,装配后,随温度升高,套管恢复原来的内径,形成紧密配合,这类接头已用于海底输油管道的修补等。
(2)热敏装置:如火灾报警器、记忆铆钉等。
(3)热能-机械能转换装置:利用马氏体相变逆转中产生的应力和位移,将热能转换为机械能,这种装置可利用海水温差发电,也可制成太阳能发动机。
五、形状记忆合金存在的问题有哪些???
记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。
这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。
由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做"记忆合金"。
当然它不可能像人类大脑思维记忆,更准确地说应该称之为"记忆形状的合金"。
此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。
科学家们现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。
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七、什么是形状记忆合金?
形状记忆合金可以分为三种: (1)单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形,加热后可恢复变形前的形状,这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。
(2)双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状,称为双程记忆效应。
(3)全程记忆效应 加热时恢复高温相形状,冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状,称为全程记忆效应。
参考文档
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