形狀記憶原理及應(yīng)用-全文預(yù)覽
【正文】 _ _ _ _ _ _ ?不同變形量下 不同變形量 片 （ a)淬火態(tài) ,(b)4%, (c)%, (d)%， ( e)% 研究表明，合金呈現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)必須具備如下條件： （ 1）馬氏體相變是熱彈性的（或半熱彈性）； （ 2）母相與馬氏體相呈現(xiàn)有序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（原子有序排列狀態(tài)為一種原子周圍出現(xiàn)異類原子的機(jī)會(huì)大）； （ 3）馬氏體內(nèi)部亞結(jié)構(gòu)是孿晶（或?qū)渝e(cuò)）； （ 4）相變時(shí)在晶體學(xué)上具有完全可逆性。上圖中： 行馬氏體相變，母相的一個(gè)晶粒內(nèi)會(huì)生成許多慣習(xí)面位向不同，但在晶體學(xué)上是等價(jià)的馬氏體，把這些慣習(xí)面位向不同的馬氏體叫做馬氏體變體 (Variant),馬氏體變體一般有 24種，由于相鄰變體可協(xié)調(diào)地生成，微觀上相變應(yīng)變相互抵消，無(wú)宏觀變形；（加載），變體界面移動(dòng)，相互吞食，形成馬氏體單晶，出現(xiàn)宏觀變形 ?； ，當(dāng)去除外應(yīng)力時(shí)（卸載）無(wú)形狀改變； Af點(diǎn)的溫度時(shí)，馬氏體通過(guò)逆轉(zhuǎn)變將恢復(fù)到母相形狀。 形狀記憶機(jī)制示意圖（拉應(yīng)力狀態(tài)） 設(shè) Ms、 Mf分別表示冷卻時(shí)奧氏體（又稱為母相）向馬氏轉(zhuǎn)變的開始溫度和終了溫度，、表示加熱時(shí)馬氏體向奧氏體逆轉(zhuǎn)變的開始溫度和終了溫度。它的相變驅(qū)動(dòng)力不是熱能而是機(jī)械能。 有些形狀記憶合金在加熱發(fā)生馬氏體逆轉(zhuǎn)變時(shí)，對(duì)母相有記憶效應(yīng)；當(dāng)從母相再次冷卻為馬氏體時(shí)，自覺(jué)回復(fù)原馬氏體的形狀，這種現(xiàn)象稱為雙向形狀記憶效應(yīng)，又稱可逆形狀記憶效應(yīng)。通常把馬氏體相變中的高溫相叫做母相（ P），低溫相叫做馬氏體相（ M），從母相到馬氏體相的相變叫做馬氏體正相變，或馬氏體相變，從馬氏體相到母相的相變叫做馬氏體逆相變。如圖 。 形狀記憶材料主要包括形狀記憶合金、形狀記憶陶瓷和形狀記憶聚合物，其記憶機(jī)制各不相同。他們發(fā)現(xiàn) TiNi合金構(gòu)件因?yàn)闇囟炔煌?，敲擊時(shí)發(fā)出的聲音明顯不同，這說(shuō)明該合金的聲阻尼性能和溫度相關(guān)。該合金可以認(rèn)為是始于 1963年美國(guó)海軍武器試驗(yàn)室（ Naval Ordianace Laboratory） 士的研究小組對(duì) TiNi合金的研究。目前形狀記憶合金已廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、汽車工業(yè)、電子、醫(yī)療、機(jī)械、建筑、服裝、玩具等各個(gè)領(lǐng)域。但是有些金屬材料，在發(fā)生了較大變形后（遠(yuǎn)超過(guò)彈性變形極限），經(jīng)加熱到某一溫度之上，能夠回復(fù)到變形前的形狀，這種現(xiàn)象叫做形狀記憶效應(yīng)（ Shape Memory Effect）[1]。設(shè)試樣在母相態(tài)時(shí)原始形狀長(zhǎng)度為 l0，馬氏體態(tài)時(shí)經(jīng)形變?yōu)?l1，經(jīng)高溫逆相變后為 l2，則 ?(%)=(l1l2)/(l1l0)?100% 形狀記憶
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