【正文】 提高的材料 ， 在 NiTi合金中加入其它元素 ， 開發(fā)了 NiTiCu、 NiTiNb、 NiTiCr、 NiTiFe等系列合金 。 需特別指出的是研究人員在 NiTi合金中添加微量的 Fe或 Cr， 可使記憶合金的轉(zhuǎn)變溫度降到 100℃ ， 適合在低溫下工作 。 ② Cu基合金 價(jià)格便宜 ， 原料來(lái)源充足 ， 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單 ， 良好的形狀記憶效應(yīng) ， 電阻率小 ， 導(dǎo)熱性好 ， 加工成形性能好 。 但長(zhǎng)期或反復(fù)使用時(shí) ， 形狀恢復(fù)率會(huì)減小 ， 是尚需探索解決的問(wèn)題 。 開發(fā)的 CuZnAl和 CuNiAl合金可在很寬的 100℃ ~300℃ 范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 。 ③ 鐵基合金 具有強(qiáng)度高 ， 塑性好 ， 價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn) ， 正逐漸受到人們的重視并獲得開發(fā) 。 如 FePt、 FePd、 FeCoNiTi、 FeMnSi、FeMnSiCr等 。 從價(jià)格上看 ， 鐵系形狀記憶合金比 NiTi系和 Cu系低得多 ， 易于加工 ， 強(qiáng)度高 ， 剛性好 ， 所以是很有競(jìng)爭(zhēng)力的新合金系 。 5. 形狀記憶合金的應(yīng)用實(shí)例 從外觀上看 ， 形狀記憶合金不但能受熱膨脹 、 伸長(zhǎng) ，也可以受熱收縮和彎曲 ， 這主要取決于它的原始形狀 。 利用這一特性 ， 形狀記憶合金在航天 、 機(jī)械 、電子儀器和醫(yī)療器械上有著廣泛的用途 。 (1) 形狀記憶熱發(fā)動(dòng)機(jī) (2) 用于機(jī)械 、 電子方面 (3) 用于醫(yī)療器械方面 (1) 形狀記憶熱發(fā)動(dòng)機(jī) 記憶合金 在受熱恢復(fù)原來(lái)形狀時(shí) ， 還會(huì)產(chǎn)生很大的力量 ， 可以 利用這個(gè)力量來(lái)做功 。 用它制造的發(fā)動(dòng)機(jī)不要汽缸和活塞 ， 而是使記憶合金在反復(fù)受熱 、 冷卻過(guò)程中 ， 一會(huì)兒變形 ． 一會(huì)兒又恢復(fù)原狀 ，利用所產(chǎn)生的這股力量便可作功 。 因此 ， 用形狀記憶合金制造新型熱發(fā)動(dòng)機(jī)則是有著誘人的前景 。 這種熱機(jī)是利用黃銅的形狀記憶特性 ， 它在形變時(shí)能夠產(chǎn)生足夠的力來(lái)做功 。 這種作功的本領(lǐng)就意味著形狀記憶合金有可能把溫差轉(zhuǎn)變成一種新型能源 ， 第一臺(tái)形狀記憶熱發(fā)動(dòng)機(jī) ， 在美國(guó)于 1968年取得了專利權(quán) ， 目前 ， 這種熱發(fā)動(dòng)機(jī)又有了新的發(fā)展 。 這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用太陽(yáng)能或其他熱源改變其葉片形狀而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩 ， 使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)而做功 。 英國(guó)已有廠家制造出了黃銅熱發(fā)電機(jī) 。 盡管這種裝置的熱能利用率在理論上來(lái)說(shuō)比較低 ，只有 4%~5%， 但是對(duì)人們?nèi)杂泻艽笪?， 因?yàn)樗恍鑾锥鹊臏夭罹涂梢怨ぷ?。 有人建議利用這種裝置來(lái)回收和利用發(fā)電廠及其他工業(yè)煙囪排出的廢熱 。 如圖 5所示 ， 系 1973年美國(guó)試制成第一臺(tái)利用海水溫差發(fā)電熱機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 。 它是利用高溫 、 低溫時(shí)發(fā)生相變產(chǎn)生形狀的改變 ， 并伴隨極大的應(yīng)力 ， 實(shí)現(xiàn)機(jī)械能熱能之間的相互轉(zhuǎn)換 。其裝置是一個(gè)水平放置的輪子 ， 輪輻是偏心結(jié)構(gòu) ， 每個(gè)輪輻上掛有用 TiNi合金制成的 U形環(huán) ， 輪子下的水槽制成兩個(gè)半圓 ， 分別裝入冷熱水 。 當(dāng) U型環(huán)進(jìn)入熱水槽時(shí) ， 就突然伸直 ， 產(chǎn)生彈力 。 這種彈力有一部分沿輪子的切線作用 ， 推動(dòng)輪子旋轉(zhuǎn) 。 當(dāng)輪輻轉(zhuǎn)入冷水槽內(nèi)時(shí) ， 伸直的合金絲又恢復(fù)彎曲形狀 。 盡管這種熱機(jī)只產(chǎn)生了 （ 至 1983年功率已達(dá)20W） ， 但發(fā)展前景十分誘人 ， 可利用這種裝置實(shí)現(xiàn)利用海水溫差發(fā)電的夢(mèng)想 。 圖 5 鎳鈦諾爾熱機(jī)的結(jié)構(gòu) (2) 用于機(jī)械、電子方面 記憶合金可用于熱敏裝置如火災(zāi)警報(bào)器 、 安全裝置 ， 固緊銷 、 管件的接頭 、 密封墊等機(jī)械器具 ， 還可用于一些控制元件 ， 如一些與溫度有關(guān)的傳感及自動(dòng)控制 。 例如 ， 圖 6所示系用記憶合金管接頭連接兩根管子的示意圖 。 首次于 60年代被用于海軍飛機(jī)液壓系統(tǒng)的接頭 ， 并取得成功 。 當(dāng)時(shí)由于使用普通的管接頭熱脹冷縮 ， 容易引起泄漏 ， 造成飛行事故 。 據(jù)統(tǒng)計(jì) ， 全部飛行事故中有 1/3是由于液壓系統(tǒng)接頭泄漏而引起的 。 首先在 Af溫度以上使記憶合金管接頭的內(nèi)徑比它所要連接的管子的外徑略小一點(diǎn) ， 進(jìn)行管路連接時(shí)先將記憶合金管接頭冷卻到 Mf以下的低溫 ， 使之轉(zhuǎn)變成馬氏體 。 此時(shí)管接頭在較低的應(yīng)力下即能變形 ， 可以用專用的工具對(duì)管接頭進(jìn)行擴(kuò)徑 ， 使其內(nèi)徑略大于將要被連接的管子 。 然后即可將要連接的管子插入被擴(kuò)徑的接頭中 ， 隨即將之加熱到 Af以上 。 由于 形狀記憶效應(yīng) ， 在加熱到 Af以上的過(guò)程中管接頭的內(nèi)徑恢復(fù)原來(lái)的尺寸 ， 從而將管子緊緊地箍住 ， 完成了管子的連接 。 由于在 Af以上形狀記憶合金變形所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力很大 ， 所以形狀記憶合金管接頭的連接很嚴(yán)密 、 牢靠 。 這種管接頭特別適用于難焊接的 、 管路密集不易施工等場(chǎng)合的管路連接 。 美國(guó)空軍 F14飛機(jī)曾經(jīng)用此類連接器連接油壓系統(tǒng)和加壓水系統(tǒng)的管道 ， 據(jù)說(shuō)近 30萬(wàn)個(gè)接頭 ， 無(wú)一發(fā)生事故 ， 在海軍的潛艇和軍艦上也大量使用 形狀記憶合金管接頭 ， 因?yàn)樵谶@些場(chǎng)合中 ， 管道排列十分密集 ， 一般的方法無(wú)法實(shí)行管道的連接 。 在電子儀器方面用作接插件 ， 用于集成線路的釬焊等 。 目前 ， 國(guó)外正在研究用記憶合金制造機(jī)器人 ， 其動(dòng)作由微處理機(jī)來(lái)控制 。 圖 6 使用形狀記憶合金管接頭連接管路 （ 3） 用于醫(yī)療器械方面 記憶合金在醫(yī)療上的應(yīng)用也很引人注目?？捎糜谘例X矯形、人造心臟、接合斷骨等醫(yī)療器械方面，大大減輕了患者的病痛。 圖 7 所示 為形狀記憶合金制血凝過(guò)濾器示意圖； 圖 8所示 ，系 NiTi合金絲的加工與使用全過(guò)程示意圖； 生 物 支 架 （ a）預(yù)壓縮 （ b）受熱擴(kuò)張后 （ c）植入腔道內(nèi)效果 醫(yī)用腔內(nèi)支架的應(yīng)用原理示意 （ a）消化道內(nèi)支架 （ b）血管內(nèi)支架 （ c）膽道內(nèi)支架 腔內(nèi)支架臨床應(yīng)用實(shí)例 例如，腦血栓是一種多發(fā)病，當(dāng)人體內(nèi)血液粘稠到一定程度，就會(huì)形成血栓，如果血栓通過(guò)血液循環(huán)系統(tǒng)流到心臟或肺臟的時(shí)候，就會(huì)引發(fā)致命的疾病。但只要把用鎳鈦形狀記憶合金制成的血栓過(guò)濾網(wǎng)插入病人的靜脈里（如圖），就能有效防止血栓進(jìn)入心臟或肺臟。這種小小的器件可以通過(guò)導(dǎo)管插入靜脈之中。插入之前，它的形狀是直的；插入后，當(dāng)記憶合金被體溫溫暖時(shí)，就“回憶”起原先的形狀，在靜脈里變成一個(gè)精巧的濾網(wǎng)。其 NiTi合金絲的加工與使用全過(guò)程如圖 。 圖 7 形狀記憶合金制血凝過(guò)濾器 圖 8 NiTi形狀記憶合金絲的加工與使用示意圖 本 章 總 結(jié) 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)及正方度的含義； 馬氏體的轉(zhuǎn)變特點(diǎn)； 馬氏體的組織形態(tài)特征（重點(diǎn)是板條馬氏體和片狀馬氏 體）、壓結(jié)構(gòu)及其機(jī)械性能的差異； 馬氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)特點(diǎn)； 影響 Ms點(diǎn)的因素； 馬氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)類型； 馬氏體的機(jī)械性能； 奧氏體的穩(wěn)定化（熱穩(wěn)定化 +機(jī)械穩(wěn)定化） 熱彈性馬氏體和形狀記憶效應(yīng)的概念。 本 章 習(xí) 題 試說(shuō)明什么是馬氏體？鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)？馬氏體的正方度 取決于什么？ 馬氏體轉(zhuǎn)變有哪些主要特點(diǎn)？ 簡(jiǎn)述鋼中板條馬氏體和片狀馬氏體的形貌特征、亞結(jié)構(gòu)以及其機(jī) 械性能的差異。 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁葱枰疃冗^(guò)冷？ 試述 Ms點(diǎn)的物理意義，并說(shuō)明馬氏體轉(zhuǎn)變需要不斷降溫的原因。 影響 Ms點(diǎn)的的主要因素有哪些？ 什么叫應(yīng)變誘發(fā)馬氏體？它在什么條件下發(fā)生？ 鋼中馬氏體的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)有哪幾種類型？各有何特點(diǎn)？ 什么是奧氏體穩(wěn)定化現(xiàn)象？熱穩(wěn)定化和機(jī)械穩(wěn)定化受哪些因素的 影響？ 影響鋼中馬氏體強(qiáng)韌性的主要因素？ 1何謂熱彈性馬氏體和形狀記憶效應(yīng)？