什麽是記憶合金？
19年70年代，世界材料科學出現了壹種具有“記憶”形狀功能的合金。記憶合金是壹種特殊的金屬帶，很容易彎曲。我們把它放在壹個裝滿熱水的玻璃罐裏，金屬條向前沖。把它放在冷水裏，金屬條就會復原。在裝滿冷水的玻璃罐中，拉伸壹根彈簧，當彈簧放入熱水中時，彈簧又自動關閉。在冷水中，彈簧恢復原狀，但在熱水中，它會收縮，彈簧可以拉伸收縮無限次，然後收縮拉開。這些都是由壹種具有記憶的智能金屬制成的。它的微觀結構有兩個相對穩定的狀態。在高溫下，這種合金可以變成妳想要的任何形狀。在較低的溫度下，合金可以被拉伸，但如果重新加熱，它會記住原來的形狀，變回來。這種材料被稱為記憶金屬。它主要由鎳鈦合金制成。例如，螺旋高溫合金在高溫退火後處於螺旋狀態。在常溫下，用很大的力氣強行拉直，但只要加熱到壹定的“異常溫度”，這種合金就好像想起了什麽，立刻恢復到原來的螺旋形狀。這是怎麽回事？合金也有人類的記憶嗎？
不是這樣的！這只是利用了某些合金在固態時晶體結構隨溫度變化的規律。比如Ni-Ti合金在40oC以上和40oC以下的晶體結構是不同的，但是當溫度在40oC左右變化時，合金會收縮或膨脹，從而改變其形貌。這裏40oC是鎳鈦記憶合金的“異常溫度”。各種合金都有自己的異常溫度。上述高溫合金的變形溫度非常高。高溫下制成螺旋狀，處於穩定狀態。在室溫下強行拉直時，處於不穩定狀態。所以只要加熱到異常溫度，就會立刻恢復到原來穩定的螺旋形狀。
分類和應用
形狀記憶合金可以分為三種類型:
(1)單向記憶效應
形狀記憶合金在低溫下變形，加熱後能恢復變形前的形狀。這種只存在於加熱過程中的形狀記憶現象被稱為單向記憶效應。
(2)雙向記憶效應
有些合金加熱時恢復高溫相態，冷卻時恢復低溫相態，這叫雙向記憶效應。
(3)整體記憶效應
加熱時恢復高溫相的形狀，冷卻時變成形狀相同但取向相反的低溫相的形狀，稱為整體記憶效應。
下圖顯示了三種記憶效果。
目前研制成功的形狀記憶合金有TiNi基形狀記憶合金、銅基形狀記憶合金和鐵基形狀記憶合金。
關於形狀記憶效應的最早報道是Chang在1952中發表的。他們觀察到金鎘合金相變的可逆性。後來在銅鋅合金中也發現了同樣的現象，但當時並未引起廣泛關註。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比TiNi合金中觀察到具有宏觀形狀變化的記憶效應，引起了材料科學和工業界的關註。到20世紀70年代初，在CuZn、CuZnAl、CuAlNi和其他合金中也發現了與馬氏體轉變相關的形狀記憶效應。幾十年來，形狀記憶合金的研究逐漸成為國際相變會議和材料會議的重要議題，並為此召開了多次座談會，不斷豐富和完善了馬氏體相變理論。隨著理論研究的深入，形狀記憶合金的應用研究也取得了很大進展，其應用範圍涉及機械、電子、化工、航空航天、能源、醫療等多個領域。
形狀記憶合金的具體應用如下。
工業應用:
(1)利用單向形狀記憶效應的單向形狀恢復。如管接頭、天線、項圈等。
(2)外源性雙向記憶恢復。即利用單向形狀記憶效應，借助外力，隨著溫度的升降做重復動作，如熱敏元件、機器人、終端等。
(3)內源性雙向記憶恢復。即利用雙向記憶效應隨著溫度的升降做重復動作，如熱機、熱敏元件等。但這類應用內存衰減快，可靠性差，不常用。
(4)超彈性的應用。如彈簧、端子、眼鏡架等。
醫療應用:
TiNi合金具有良好的生物相容性，利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學例子相當多。例如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形線、動脈瘤夾、骨板、髓內針、人造關節、避孕藥、心臟修復元件、用於人造腎臟的微型泵等。
高科技應用前景:
20世紀是機電壹體化的時代。傳感器集成電路驅動是最典型的機電壹體化控制系統，但它復雜而龐大。形狀記憶材料具有傳感和驅動雙重功能，可以實現控制系統的小型化和智能化，如全息機器人、毫米級超微機械手等。21世紀將是材料電子時代。形狀記憶合金機器人不受除溫度外的任何環境條件影響，有望在反應堆、加速器、空間實驗室等高科技領域大顯身手。
記憶合金說到合金，當然要說說最有趣的合金——記憶合金。金屬有記憶，這是壹個偶然的發現。20世紀60年代初，美國海軍的壹個研究小組從倉庫裏帶了壹些NiTi合金絲來做實驗。他們發現這些合金絲都是歪的，用起來不方便，就把它們壹根根拉直。在實驗過程中，發生了壹個奇怪的現象。他們發現，當溫度上升到壹定值時，這些拉直的NiTi合金絲會突然恢復到原來的彎曲狀態。他們觀察入微，反復實驗，結果證實這些電線真的有？“記憶”
美國海軍研究所的這壹發現引起了科學界的極大興趣，大量科學家對此進行了深入研究。發現銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金和銅金鋅合金也具有這種奇特的能力。人們可以在壹定範圍內根據需要改變這些合金的形狀。在壹定溫度下，它們會自動恢復到原來的形狀，這種“變化-恢復”可以重復多次。無論它們如何變化，它們總能記住當時的形狀。在這個溫度下，它們會精確地復制出原來的形狀。人們把這種現象稱為形狀記憶效應，具有這種形狀記憶效應的金屬稱為形狀記憶合金，簡稱記憶合金。
為什麽這些合金能有這種形狀記憶效應？他們是如何記住自己的本來面目的？用壹般的金屬鍵理論和自由電子理論很難解釋合金的這種記憶效應。記憶合金在壹定溫度下可以恢復到原來的形狀，這為電子在核外的運動——隨溫度變化的運動提供了壹個極好的例子。
正是因為合金是液態金屬在高溫下相互熔化形成的，又因為排除了液態金屬的結構元素，所以這種元素的結構元素與另壹種金屬的結構元素是均勻分布的。凝固後其微觀組織是不同結構元素按比例有序排列，電磁力是合金物體的主要內聚力。
電磁力是由價態和電子的運動形成的，電子的運動速率隨溫度條件而變化，所以物體中的電磁力(大小、方向、作用點)也隨溫度條件而變化。因此，金屬物體的內力隨著溫度條件而變化，但這些變化在很小的溫差範圍內並不明顯，只有在溫度變化較大時(幾百攝氏度)才會表現出來。
壹般金屬受力後，能產生塑性變形。比如彎曲壹根導線，電磁力在彎曲的位置受到外力的幹擾，導致電磁力的價格和電子的運行平面發生微小的調整，完成了壹次塑性變形。
因為不同種類的結構元素相互混合均勻，雖然結構元素的大小和電磁力不同，但各自加速自己的價格和運行，在壹定溫度下彼此相鄰。受到外力後，電磁力受到外力的擾動，價電子運動平面略有調整，導致物體發生塑性變形。在這種塑性變形中，部分調整後的價電子運動不拉伸。當溫度條件改變時，電子的價格和速度也隨之改變。當溫度回到相安全拉伸的條件(轉變溫度)時，未拉伸的價格和電子的運行立即回到當時的速度，電磁力隨之變化，使相鄰結構元素的價格和運行也隨之調整，全部回到原來的拉伸狀態，於是整個物體也回到原來的狀態。這就是記憶合金的記憶過程。
其實金屬的記憶早就被發現了:把壹根直鐵絲彎成直角(90°)，壹旦放開，就會恢復壹點，形成大於90°的角度。要拉直彎曲的電線，必須在松開之前將其彎曲到180以上，使其剛好能恢復成直線。這是中國成語裏的矯枉過正。另壹種記憶更好的合金是彈簧。(這裏是鋼簧，鋼是鐵碳合金。)彈簧牢牢記住了自己的形狀。當外力撤除後，它立即恢復到原來的樣子，但是彈簧的記憶溫度很寬，不像記憶合金有特定的轉變溫度，所以它有壹些特殊的功能。
利用記憶合金在特定溫度下的變形功能，可以制作各種溫度控制器件、溫度控制電路、溫度控制閥門和溫度控制管道連接。人們利用記憶合金制造了自動消防栓——當火災溫度升高時，記憶合金變形，使閥門打開，噴水滅火。做好機械零件和管道的連接，飛機空中加油的接口用記憶合金——兩個發動機油套紮好後，用電加熱改變溫度，使接口處的記憶合金變形，使接口滴(油)緊密，不滲漏。空間站的自展開天線，面積有幾百平方米——先在地面上做壹個大面積的拋物面或平面天線，折疊成壹個球，用飛船帶到太空，溫度變化，自展開成原來的大面積和形狀。
目前記憶合金有幾十種，應用於航空、軍事、工業、農業、醫療等領域，發展趨勢十分可觀。它將取得巨大成就，造福人類。
到目前為止，已經有十幾種記憶合金系統。包括Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni和ti-pt。
記憶合金的應用
記憶合金被廣泛使用。例如，機械緊固銷和管接頭、火警報警器的焊接、電子儀器和設備上的連接器和集成電路、人工心臟瓣膜、按摩棒、顱骨成形術、醫療中的口腔正畸和頜骨修復手術等。它還將在通訊衛星、彩電、溫控器、玩具中發揮神奇的作用，也將成為現代航海、航空、航天、交通、紡織等戰線的新材料。
記憶合金已用於管道組合和自動控制。記憶合金制成的襯套可以代替焊接。方法是在低溫下使管端內部充分膨脹4%左右，組裝時套裝在壹起。壹旦加熱，套管收縮回其原始形狀，並形成壹個緊密的結合。美國海軍飛機液壓系統使用的這種接頭有654.38+萬個，多年來沒有出現過漏油或損壞的情況。用記憶合金配件修復船舶和海底油田損壞的管道非常方便。在壹些不方便的部位，插針用記憶合金制成，放入孔中加熱，尾部自動單獨卷曲，形成單面組件。
記憶合金特別適用於熱力機械和恒溫自動控制。被做成常溫自動開閉臂，可以在晴天打開通風窗，晚上室溫下降時自動關閉。還有很多記憶合金熱機的設計方案，可以在兩種溫差很小的介質之間工作，為工業冷卻水、核反應堆余熱、海洋溫差、太陽能的利用開辟了新的途徑。現在普遍的問題是效率低，只有4% ~ 6%，需要進壹步提高。
記憶合金在醫療方面的應用也非常引人註目。例如，用於骨折的接骨板不僅可以固定兩根斷骨，還可以在恢復原狀的過程中產生壓縮力，迫使斷骨接合在壹起。牙科正畸絲、結紮腦動脈瘤和輸精管的長夾子、脊柱拉直的支架，植入人體後都是靠體溫啟動的。血栓過濾器也是記憶合金的新產品。拉直的過濾器植入靜脈後，會逐漸回到壹個網絡，從而阻止95%的血凝塊流向心臟和肺部。
人工心臟是壹種結構更復雜的器官。記憶合金制成的肌纖維通過與彈性膜心室的配合，可以模仿心室的收縮運動。現在抽水已經成功了。
由於記憶合金是壹種“活合金”，利用它在壹定溫度下的形狀變化可以設計出各種自動控制裝置，其應用領域正在不斷擴大。
形狀記憶合金最早應用於管道接頭和緊固件。用形狀記憶合金加工壹個內徑比要連接的管子外徑小4%的套筒，然後在液氮溫度下使套筒膨脹8%左右。組裝時，將套管從液氮中取出，從兩端插入待連接的管道。當溫度上升到常溫時，套管收縮形成緊密的密封。這種連接方式可以通過緊密接觸防止泄漏，遠優於焊接，特別適用於航空、航天、核工業、海底輸油管道等危險場合。
記憶合金最令人鼓舞的應用是在航天技術領域。1969年7月20日，登月艙阿波羅11在月球著陸，實現了首次登月的夢想。宇航員登上月球後，在月球上放置壹個直徑幾米的半球天線，向地球發送和接收信息。壹個幾米大小的天線被放在壹個小型登月艙裏送入太空。天線是用當時剛發明的記憶合金做的。它是由極薄的記憶合金材料在正常情況下按預定要求制成，然後降溫壓成壹個球放入登月艙帶它上天。放在月球表面後，在陽光照射下溫度升高。當它達到轉變溫度時，天線會“記住”它原來的樣子，變成壹個巨大的半球。
目前，形狀記憶效應和超彈性已經廣泛應用於醫學和生活的各個領域。比如制作血栓過濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關節、女性胸罩、人工心臟等等。而且可以廣泛應用於各種自動調控裝置中。形狀記憶薄膜和細絲可能成為未來超小型機械手和機器人的理想材料。特別是其重量輕、強度高、耐腐蝕等特點，使其在各個領域備受青睞。
記憶合金產品
1，鈦鎳形狀記憶合金下尿路擴張支架
2.記憶合金食管支架
3.記憶合金作為防偽材料的應用
4.醫用高強度記憶合金矯形棒
5.壹種記憶合金薄壁管內支架
6.網狀形狀記憶合金超彈性文胸罩杯
7.記憶合金食管支架
8.記憶合金人體椎體
9.記憶合金防偽標誌
10，單側皮質記憶合金釘
11.壹種可拆卸的記憶合金環抱壓縮連接器
12，記憶合金靜音脈沖電機
13，記憶合金脊柱棒
14，形狀記憶合金恒溫器
15，滅火器用記憶合金彈簧伸縮式感溫驅動裝置
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