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西安華創鎳鈦記憶合金材料-***忘本的材料形狀記憶合金

2018-09-06 　來自: 西安華創新材料有限公司瀏覽次數:4797

早在六千多年前，人類就發現并使用了金屬銅，公元前五世紀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，確確實實在我們面前出現了，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，但當時尚未引起人們的關注。1963年，美國海軍軍械研究所科學家比勒在一項試驗中需要使用鎳-鈦合金絲，但當時領回來的合金絲都彎彎曲曲，無法使用，便將其一根根拉直。但在隨后的試驗中，一個神奇的現象出現了：當溫度升到某一個值時，這些已經被拉得筆直的合金絲，突然又魔術般地恢復了原形，更令人驚訝的是：形狀的恢復竟和原來不差分毫！多次反復試驗結果完全一致，被拉直的合金絲只要到達某一個特定溫度后，便立即恢復原形。就好像一條被“凍”得失去知覺的蛇，當溫度升高到某一個值后，突然“甦醒”過來，重新恢復“記憶”一般。“形狀記憶效應”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）時預先加工成形狀（200cm），當對它進行熱處理幾分鐘至半小時后，便“記憶”住了被加工成的形狀。然后在室溫下無論形狀怎樣變化，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，便重又恢復成原來被加工成的形狀。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，室溫時又令其呈閉合花蕾狀，當使用熱風等使溫度上升至Tm后，金屬花則又會自行盛開至美麗的原形，動作轉角可達180℃，煞是有趣！

通常，合金材料的高溫相母體被稱為“奧氏體”，而降溫產生相變后的結構被稱為“馬氏體”。據科學家們推測，這時雖然外表沒有變化，但在加熱和冷卻時結晶狀態是各不相同的，在某個特定溫度下，金屬原子的排列方式會發生突變，晶體結構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構，在某個特殊溫度時這兩種晶體結構能相互轉換，形狀也就隨著結構類型而改變。隨后的研究還發現，除鎳鈦合金外，還先后發現銅-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”強的當屬鎳鈦合金。