他們有兩個共同的特點:
1,大彎曲,高塑性。
2、在記憶溫度以上恢復之前的形狀。
在我的印象中,最早發現的記憶合金好像是50% Ti+50% Ni。
壹般記憶金屬受溫度影響很大,在壹定溫度下是壹種狀態。溫度變了,狀態就變了,但是溫度回到原來,狀態又回到原來。
這種金屬的相變是可逆的。它受溫度變化的影響,在壹定溫度以上會恢復到原來的形狀。人造衛星的太陽能電池板可以用它制成。
神秘的形狀記憶合金
在壹次關於新材料的研討會上,壹位教授拿著壹個裝滿水的玻璃瓶,瓶子上有壹只漂亮的紙做的蝴蝶。他壹言不發,平靜地拿出打火機,給瓶子加熱。很快,蝴蝶的翅膀扇動起來了。這個實驗引起了參與者的極大興趣。原來蝴蝶下面有壹根所謂的“形狀記憶”合金絲,會隨著水溫的升降而突然伸長或縮短。所謂形狀記憶效應,是指合金在壹定條件下變形後仍能恢復到原來形狀的現象。
形狀記憶效應來自熱彈性馬氏體轉變。馬氏體相變,作為壹種鋼的淬火強化方法,自古就有,即把鋼加熱到某壹臨界溫度以上壹段時間,然後迅速冷卻,例如直接插入冷水中(稱為淬火),這時鋼轉變成壹種叫做馬氏體的組織,硬化。這種馬氏體轉變具有特殊的性質。馬氏體壹旦在壹定溫度下形成,就不會隨時間增長。為了增加馬氏體的數量,必須進壹步降低溫度以產生新的馬氏體。後來又在壹些合金中發現了另壹種所謂的熱彈性馬氏體相變,這種相變壹旦產生就可以隨著溫度的降低繼續生長。相反,當溫度升高時,長大的馬氏體可以再次收縮,直至恢復原狀,即馬氏體可以隨溫度的變化而可逆地長大或收縮。因為馬氏體的體積壹般比原始狀態大,而且馬氏體相變伴隨著晶體中的規則剪切,所以熱彈性馬氏體相變伴隨著形狀變化。
早在1951,美國人在壹次實驗中偶然發現金鎘合金具有形狀記憶特性,當時並未引起重視。這種效應在1953的銦鉈合金和1963的具有形狀記憶特性的鎳鈦合金中被發現,掀起了這類合金研究的熱潮,產生了許多實際應用。後來發現鉚釘具有雙向記憶效應,即當鉚釘由雙向記憶合金制成時,鉚釘再次冷卻後會重新變直。如本節開頭所述,蝴蝶下面的合金絲是雙向記憶合金,可以隨著溫度的變化來回伸長或縮短,使蝴蝶翅膀上下飛舞。
形狀記憶合金不僅具有重要的理論意義,而且具有工業應用價值。首次報道月球天線由形狀記憶合金制成。月球天線太寬,火箭容納不下。那麽,如何將這樣的天線送入太空和月球呢?形狀記憶合金奇跡般地解決了這個問題。月球天線由馬氏體相變溫度以上的鎳鈦合金絲制成,然後在低於Mf的溫度下壓成小球,裝入運載火箭。當它被發射到月球表面後,通過太陽加熱恢復到原來的形狀,在月球上展開成為正常工作的月球天線。用形狀記憶合金制作插頭、插座或管接頭具有很大的優勢。先把形狀記憶合金做成比要連接的不銹鋼管略小的管接頭,冷卻到Mf溫度以下,膨脹到比連接管略大,然後平穩地套在連接管上,最後把溫度升到Af(即使用溫度)以上,接頭會自動收縮,這樣兩管就牢固地連接起來了。美國空軍F-14飛機使用這種連接器連接油壓系統和壓水系統的管路。據說近30萬個接頭沒有意外,形狀記憶合金管接頭也廣泛應用於海軍的潛艇和軍艦上,因為這些場合管道排列如此密集,用壹般的方法是無法連接管道的。
形狀記憶合金在低品質能源利用方面具有深遠的意義。目前,形狀記憶合金已經成功地在醫學上用作牙齒正畸矯治器。將形狀記憶合金絲在Ms溫度以上制成正常形狀,然後在Mf溫度以下變形並套在異常變形的牙齒上。當溫度上升到口腔的溫度時,正畸矯治器自動變成正常的形狀來矯正變形的牙齒。也可以用來矯正脊柱側凸。靜脈濾器是在低溫下將篩濾器拉成壹條直線,送入靜脈,經體溫加熱後變成篩狀,起到過濾和凝血的作用。目前,正在用形狀記憶合金試制人工腎微型泵、可收縮人工肌肉和人工心臟。
形狀記憶合金的發明和應用拓寬了人們對金屬材料特性和功能的認識,開啟了被稱為智能或智能材料的神秘之門。