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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:3170

                 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?!靶螤钣洃浶焙汀?a href="/" title="形狀記憶合金">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。

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