形状记忆合金材料是什么？合金形变后还能恢复原样？

随着科技的不断进步，更多新技术都运用在我国的前端科技发展中。一些新工艺应运而生，形状记忆合金材料就是其中之一，这种新工艺在中国、美国、欧洲等地都进行了运用，能够大范围的扩大材料的应用内容，这种材料是什么呢？合金形变后还能恢复原来的样子吗？小编来给大家讲一讲。

形状记忆合金是由两种或两种以上的多重金属元素进行制作，可以在温度和应力的相互作用反应下产生变化的新型材料。能够通过它的一些特性：热弹性与马氏体进行相互反应产生逆转得出独特的形状记忆效应。这些十分前端的科技特性将会广泛用于航空航天事业和生物医疗电子器械等多种领域。形状记忆合金也因其本身所具有的独特性成为了各个国家争相研究的热点问题之一。美国、欧洲等国家都一直在努力针对形状记忆合金的制作技术和成分配比以及先进的工艺技术上进行结合，也取得了世人瞩目的成果，成功将其运用在了航空航天等应用领域上，尤其是在4D打印机方面。以其优越的技术使形状记忆合金成为了打印机的原材料。

在近期的研究中，形状记忆合金制作方法主要有四种：熔炼法、喷射沉积法、4D打印技术。它们都需要根据相对应的需求进行配置才能够继续接下来的锻造以及拉拔、冷加工等等，使形状记忆合金能够成型的工艺。美国西北大学研究出了使用形状记忆合金制造出了遥控行走的机器人，这种机器人既能扭曲，又能弯曲，还会爬行和自己行走完成各种高难度的转弯、跳跃动作。

全球形状记忆合金的发展在我国其实起步略晚一些，但是发展进程较快，已经在全世界多个领域取得了比较领先的水平。未来我国一定会加大在这方面的研发投入，继续促进形状记忆材料发展壮大。

形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。

1、航空航天工业：形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。

2、机械电子产品：1970 年美国用形状记忆合金制作 F-14 战斗上的低温配合连接器，随后有数以百万以上的连件的应用。

3、生物医疗：用于医学领域的 TiNi 形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。

4、建筑结构：利用形状记忆合金的伪弹性性能和动阻尼特性，形状记忆合金被用于被动控制结构受地震影响，起到抗震的作用。应运于结构振动的主动阻尼控制等。

扩展资料：

记忆合金日常生活作用：

1、防烫伤阀 在家庭生活中，已开发的形状记忆阀可用来防止洗涤槽中、浴盆和浴室的热水意外烫伤；这些阀门也可用于旅馆和其他适宜的地方。

如果水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度(大约 48℃)时，形状记忆合金驱动阀门关闭，直到水温降到安全温度，阀门才重新打开。

2、眼镜框架 在眼镜框架的鼻梁和耳部装配 TiNi 合金可使人感到舒适并抗磨损，由于 TiNi 合金所具有的柔韧性已使它们广泛用于改变眼镜时尚界。

用超弹性 TiNi 合金丝做眼镜框架，即使镜片热膨胀，该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片。这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大，而普通的眼镜框则不能做到。

3、移动电话天线和火灾检查阀门 使用超弹性TiNi金属丝做蜂窝状电话天线是形状记忆合金的另一个应用。过去使用不锈钢天线，由于弯曲常常出现损坏问题。使用TiNi形状记忆合金丝移动电话天线，具有高抗破坏性受到人们普遍欢迎。

因此常用来制作蜂窝状电话天线和火灾检查阀门。火灾中，当局部地方升温时阀门会自动关闭，防止了危险气体进入。

这种特殊结构设计的优点是，它具有检查阀门的操作，然后又能复位到安全状态；这种火灾检查阀门在半导体制造业中得到使用，在半导体制造的扩散过程中使用了有毒的气体；这种火灾检查阀也可在化学和石油工厂应用。

——记忆合金

记忆合金的原理

关于记忆合金的原理现在还不十分清楚一般认为,记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时,就会发生形状恢复的记忆而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力,镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米,远比最初变形时加的力大一般说来,可达原变形的十倍,这就意味着输出的能量比输入的能量大得多科学家对此无法解释,物理学家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方,但这些定律就是不适合于镍钛诺……”

记忆合金的成分

记忆合金的特性是50年代初期被发现的,金镉、铟铊合金都有这种特性

记忆合金的应用

记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4％,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件

记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径现在普遍存在的问题是效率不高,只有 4％～6％,有待于进一步改进

记忆合金在医疗上的应用也很引人注目例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95％的凝血块流向心脏和肺部

人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动现在泵送水已取得成功

由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。