形状记忆合金特性及为何具有记忆

形状记忆合金概述

记忆合金在生活中应用的非常广泛，如钛合金金属眼镜架，在生活中已经有了广泛的应用。这种类型的金属在日常生活中为了满足使用功能也是发挥了十分强大的功能。形状记忆合金最早发现于上世纪60年代期间，有一个专注海军军用器械研究的美国科学家叫比勒，他把镍与钛两种金属制成合金。在实验过程中发现，这些合金金属丝能恢复成了它们本来的形状，因此他称作这种金属具有“记忆功能”。

金属材料在发生塑性变形之后，再次通过加温加热的过程又会恢复它本来的样子,却是该物理学效应的一个悖证,国际上命名该现象叫做形状记忆效应（SME）。而这种金属并非天然存在的，而是通过人为将两种或两种以上的金属制成的合金。在现实生活中广泛应用的有Ti、Ni两种金属的合金和Cu、Al、Be三种金属的合金，同时也可在以上两种合金中添加别的元素来产生新类型的合金。

形状记忆合金特性及为何具有记忆

（一）形状记忆合金特性

合金记忆特性因不同合金材质特性有所差异，以NiTi记忆合金为例，其主要特性具有以下四点：（1）记忆性形状记忆合金材料在进行加热或加温后能够恢复成本来的样子，该现象即形状记忆合金的特性。（2）形状记忆合金在受到外力作用时会发生暂时性的形变，但是撤出外力作用时会恢复原状，该现象说明形状记忆合金具有超弹性的特性。（3）阻尼性。形状记忆合金就是因为相变的自我调整与相变中产生的界面及运动，具有非常好的阻尼性。（4）电阻性。形状记忆合金在变形过程中，其电阻与应变之间是线性的关系。

（二）具有记忆原因

形状记忆合金具有记忆性，主要表现在合金的结晶状态，合金在加热及常温下的状态是不同的。从外表上观察，其表面结构并无变化，但是经过加热或者加温后。合金的原子结构排列方式发生了变化，该现象科学上命名为相变。可见温度是引起记忆合金状态改变的是温度的变化。研究认为，该种类型的合金的晶体结构变化是可逆的。当合金中构成比例分别为一半Ti金属而另一半为Ni金属时，产生了菱形及立方体形的晶体结构。这两种晶体结构会相互转变。它们之间存在一个临界温度。在高于或者低于该温度时，晶体结构会发生相互转变，从而导致金属形状的变化。

形状记忆合金种类

记忆合金根据“记忆”效应不同可以分为不同类型。目前记忆合金主要分为以下三个种类：

（一）单程记忆效应

记忆合金在一条件下（如低于临界温度）时会发生变形，而在加热加温之后又会恢复原状，称之为单程记忆效应。
　（二）双程记忆效应
　　某些记忆合金会因为温度临界点上下的变化而呈现两种不同的形态的，称之为双程记忆效应。
  （三）全程记忆效应
　　在加热或者冷却时呈现高温相或者低温相状态的称之为全程记忆效应。 

记忆合金使用领域

形状记忆合金因为其形状记忆的特性，目前在医疗、工业器械、电子元器件及日常生活中都有广泛的使用。

（一）医疗器械

    记忆合金在义肢制造使用过程中及医疗器械中都应用十分广泛，例如微型机械手的制造与应用。可以通过Ti、Ni两种合金制成的记忆金属制作成弹簧来满足螺旋弹簧的开闭和弯曲动作，同时用该合金丝的伸缩性来满足肘及肩膀的弯曲动作，而且都可通过调节电流进行控制。在医疗器械方面如牙齿整形中作为矫正材料也有是普遍的应用。

（二）工业产品的应用

形状记忆合金因其独特的形状记忆特性在工业产品中的使用也十分的广泛，①因其单程形状记忆效应的特点，可以应用在电线，接头等地方。②外因性双向记忆恢复。即利用双向记忆恢复效应随外界温度变化的形变效应，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覆动作，如热机、热敏元件等。④超弹性的应用。如弹簧、接线柱等。

（三）电子产品

形状记忆合金在电子产品中的应用一般是一些调节器和感知器，比较常见的就是电饭锅压力调节器、电子炉灶换气门的开闭器和饮用水沸腾感知器等，在理疗和调理方面，常见的有电磁调理器过热感知器和温泉浴池调理器等。

（四）日常生活中

形状记忆合金在日常生活中也比较如常见，如一些常见的换气、转换和调节装置，例如空调进出口风向调节器、卫生间洗涤器水管转换开关、家庭换气门开闭器、浴池保温器、净水器热水防止阀和恒温箱混合水栓温度调节阀等。在日常装饰方面，与眼镜相关的固定件、框架等一般也是采用记忆合金制成。

结语

通过以上论文的描述，详细分析了形状记忆金属的特性、使用方范围和种类。现阶段对于记忆合金的研究与开发还有很长的一段路要走。在不久的将来我相信经过各个研究者前仆后继的努力，在这块研究一定会取得更大的进步。同时我国的合金应用领域也会越来越广。

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