形状记忆合金课件.pptVIP

马氏体相变当母相奥氏体快速冷却时，奥氏体转变成片状或针状新相，新相为体心四方结构，与母相的结构不同，但新相与母相的成分却相同。为了纪念德国冶金专家马丁(A.Martens)在金相研究方面的贡献，人们把钢经高温淬火后形成的相叫做马氏体相。从奥氏体到马氏体的转变叫做马氏体相变，马氏体相变是无扩散型相变。二十世纪三十年代，人们用X射线结构分析的方法测得钢中马氏体是碳溶于α-Fe而形成的过饱和固溶体，马氏体中的固溶碳即原奥氏体中的固溶碳，因此，曾一度认为“所谓马氏体即碳在α-Fe中的过饱和固溶”。

四十年代前后，在Fe-Ni、Fe-Mn合金以及许多有色金属及合金中也发现了马氏体转变。不仅观察到冷却过程中发生的马氏体转变；同时也观察到了在加热过程中所发生的马氏体转变。由于这一新的发现，人们不得不把马氏体的定义修定为：“在冷却过程中所发生马氏体转变所得产物统称为马氏体”。马氏体相变--以晶格畸变为主的位移型无扩散相变统称为马氏体相变。

热弹性马氏体相变降温过程中，奥氏体将转变成马氏体。马氏体转变开始和终了温度分别以Ms、Mf表示；加热过程中，马氏体逆相变开始和终了温度分别以As、Af表示。对于不同材料，这些特征温度不同。马氏体逆相变中存在热滞后现象，使得As大于Ms。按As-Ms的大小和马氏体的生长特征将马氏体相变分成非热弹性马氏体相变和热弹性马氏体相变两类。非热弹性马氏体相变非热弹性马氏体的热滞后现象严重，连续冷却中不断形成马氏体，而且每个马氏体片都是以极快的速率长到最后大小，马氏体量由成核率和马氏体片的大小来确定，与马氏体片的生长速率无关。

热弹性马氏体相变热弹性马氏体相变，相变温度滞后很小，马氏体相和母相间保持着弹性平衡。马氏体片可随着（温度或外应力）驱动力的改变而反复发生长大或缩小。具有这种特征的马氏体称为“热弹性马氏体”。具有热弹性马氏体转变的合金会产生“超弹性”和“形状记忆效应”。

形状记忆合金（SMA）形状记忆效应（SME）：如果将具有热弹性转变的合金在一定条件下施加外力或将其冷却到该合金的Ms点（或Mf）点以下并使之发生形状改变，如果再将这种合金加热到高温相状态（即As点以上）使马氏体发生逆转变，此时合金又会自动地恢复到变形前的形状。这种现象称为“形状记忆效应”。

马氏体的形变与加热后的形状记忆

(a)原始形状(b)拉直(c)加热后恢复形状记忆效应简易演示实验

形状记忆合金可以分为三种：（1）单程记忆效应形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。（2）双程记忆效应某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。（3）全程记忆效应加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。这三种效应的产生与材料的成分、处理工艺等因素有关。

具有形状记忆效应的合金TiNi合金要使成型加工后的TiNi合金具有形状记忆功能，必须对合金进行训练处理，也就是记忆热处理，单程、双程形状记忆材料的形状记忆处理方法不同。Cu基合金形状记忆效应好，价格便宜，易于加工制造，但强度较低，稳定性及耐疲劳性能差，不具有生物相容性。Cu基合金的种类：主要由Cu-Zn和Cu-Al两个二元系发展而来铁基形状记忆合金

形状记忆合金的应用月球上使用的形状记忆合金天线

形状记忆合金铆钉

形状记忆合金管接头

医用腔内支架的应用原理如图所示。记忆合金支架经过预压缩变形后（a），能够经很小的腔隙安放到人体血管、消化道、呼吸道、胆道、前列腺腔道以及尿道等各种狭窄部位。支架扩展后形成如图（b）所示的记忆合金骨架，在人体腔内支撑起狭小的腔道，如图（c）所示，这样就能起到很好的治疗效果。（b）受热扩张后（c）植入腔道内效果（a）预压缩

（a）消化道内支架（b）血管内支架（c）胆道内支架腔内支架临床应用实例

微型手臂将SMA(Ni-Ti)线外包一层硅橡胶，SMA线在高温下记忆图(c)的形状后，在室温下可加工成图(a)的形状。使用时，SMA线可通电发热，因记忆效应，手臂重新闭合如图(b)形状；冷却对可回复至张开状态。SMA微型手臂

记忆合金同我们的日常生活已经是休戚相关。仅以记忆合金制成的弹簧为例，把这种弹簧放在热水中，弹簧的长度立即伸长，再放到冷水中，它会立即恢复原状。利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温，在热水温度过高时通过“记忆”功能，调节或关闭供水管道，避免烫伤。下图是日本TOTO公司生产的智能水温调节器。智能水温调节器

形状记忆合金血栓过滤器