形狀記憶合金及其研究進(jìn)展綜述一、本文概述形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMA）是一類特殊的金屬合金，具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔冒l(fā)生形變后，能夠在一定條件下恢復(fù)原始形狀，或者在一定的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出異常的彈性行為。自20世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)以來，形狀記憶合金因其優(yōu)異的性能在航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文將對(duì)形狀記憶合金的基本概念、性能特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域以及當(dāng)前的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和技術(shù)人員提供參考和借鑒。本文將介紹形狀記憶合金的基本概念，包括其定義、分類以及形狀記憶效應(yīng)和超彈性的基本原理。本文將重點(diǎn)討論形狀記憶合金的性能特點(diǎn)，包括其獨(dú)特的力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及電磁性能等。然后，本文將綜述形狀記憶合金在航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，展示其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和潛力。本文將介紹當(dāng)前形狀記憶合金的研究進(jìn)展，包括新型合金的開發(fā)、性能優(yōu)化以及應(yīng)用領(lǐng)域的拓展等方面，展望未來的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。通過本文的綜述，讀者可以對(duì)形狀記憶合金有一個(gè)全面而深入的了解，為其在相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供有益的參考和指導(dǎo)。二、形狀記憶合金的基本原理形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMAs）是一類特殊的金屬材料，能夠在一定條件下恢復(fù)其原始形狀。這種獨(dú)特的性質(zhì)源于合金內(nèi)部復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)和相變機(jī)制。形狀記憶合金的基本原理主要包括形狀記憶效應(yīng)（ShapeMemoryEffect，SME）和超彈性（Superelasticity）。形狀記憶效應(yīng)是指合金在經(jīng)歷塑性變形后，通過加熱到某一特定溫度（稱為轉(zhuǎn)變溫度），能夠恢復(fù)其原始形狀的現(xiàn)象。這種效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)依賴于合金內(nèi)部發(fā)生的馬氏體相變。在低溫下，合金呈現(xiàn)為馬氏體相，具有良好的塑性；而在高溫下，合金轉(zhuǎn)變?yōu)槟赶啵哂休^高的彈性模量，從而能夠恢復(fù)原始形狀。超彈性則是形狀記憶合金在加載和卸載過程中表現(xiàn)出的一種特殊力學(xué)行為。在轉(zhuǎn)變溫度以上，當(dāng)合金受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生彈性變形；當(dāng)外力卸載后，合金能夠迅速恢復(fù)到原始狀態(tài)，而不產(chǎn)生任何永久變形。這種超彈性行為源于合金內(nèi)部可逆的馬氏體相變。過程除了上述兩種基本效應(yīng)外，形狀記憶合金還具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕性。這些特性使得形狀記憶合金在航空航天、汽車、醫(yī)療器械、智能結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，對(duì)于形狀記憶合金的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：一是探索新型形狀記憶合金材料，以提高其性能和應(yīng)用范圍；二是深入研究形狀記憶合金的相變機(jī)制和變形行為，以揭示其本質(zhì)規(guī)律；三是開發(fā)形狀記憶合金的新型制備方法，以降低成本和提高生產(chǎn)效率；四是拓展形狀記憶合金在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，形狀記憶合金的應(yīng)用前景將更加廣闊。未來，我們期待形狀記憶合金能夠在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人類的生產(chǎn)和生活帶來更多便利和驚喜。三、形狀記憶合金的分類形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMAs）是一類具有獨(dú)特形狀記憶效應(yīng)的金屬材料。根據(jù)合金的成分和性質(zhì)，可以將形狀記憶合金分為幾大類。鈦基形狀記憶合金：這是最早被發(fā)現(xiàn)和研究的形狀記憶合金，主要由鈦（Ti）和其他元素（如鎳、鋁、釩、鋯等）組成。鈦基形狀記憶合金具有優(yōu)異的形狀記憶性能和超彈性，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。銅基形狀記憶合金：銅基形狀記憶合金主要由銅（Cu）和鋁（Al）、鎳（Ni）等元素組成。這類合金具有較低的成本和良好的加工性能，因此在一些對(duì)成本敏感的應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用，如電線連接器、管接頭等。鐵基形狀記憶合金：鐵基形狀記憶合金主要由鐵（Fe）和錳（Mn）、硅（Si）等元素組成。這類合金具有較高的強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性，適用于海洋工程、石油化工等惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。其他基形狀記憶合金：除了上述三種主要類型外，還有一些其他基形狀記憶合金，如鈷基、鎳基等。這些合金具有各自獨(dú)特的性能和應(yīng)用領(lǐng)域，如鈷基形狀記憶合金在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，形狀記憶合金的分類也在不斷更新和完善。新型的形狀記憶合金材料不斷涌現(xiàn)，如高性能復(fù)合材料、納米結(jié)構(gòu)材料等，為形狀記憶合金的應(yīng)用拓展了新的領(lǐng)域。形狀記憶合金的制備工藝和性能優(yōu)化也成為了研究的熱點(diǎn)，為形狀記憶合金的未來發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。四、形狀記憶合金的應(yīng)用形狀記憶合金（SMA）的獨(dú)特性質(zhì)使其在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。由于其能夠在特定溫度下恢復(fù)原始形狀，且具有良好的耐腐蝕性、高阻尼特性和生物相容性，形狀記憶合金已被廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械工程、醫(yī)療生物、電子通訊等領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，形狀記憶合金用于制造智能結(jié)構(gòu)材料，如自適應(yīng)機(jī)翼、衛(wèi)星天線等。通過利用SMA的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)機(jī)翼和衛(wèi)星天線等部件的主動(dòng)控制，提高飛行器的性能和穩(wěn)定性。在機(jī)械工程領(lǐng)域，形狀記憶合金被用于制作各種智能器件，如緊固件、連接器和閥門等。SMA的形狀記憶功能使得這些器件能夠在溫度變化時(shí)自動(dòng)調(diào)整形狀，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的智能控制。在醫(yī)療生物領(lǐng)域，形狀記憶合金被廣泛應(yīng)用于制作醫(yī)療器械和生物材料。例如，SMA可用于制作牙科正畸絲、骨科植入物、心臟支架等醫(yī)療器械，利用其形狀記憶效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)病變部位的智能修復(fù)。SMA的生物相容性使其成為生物材料領(lǐng)域的理想選擇，可用于制作人工肌肉、藥物載體等。在電子通訊領(lǐng)域，形狀記憶合金被用于制作微型開關(guān)、連接器和傳感器等電子元件。SMA的微型化和高精度特性使得這些元件能夠在微小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電信號(hào)傳輸和控制。隨著科技的不斷進(jìn)步，形狀記憶合金在更多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力將被發(fā)掘。未來，我們可以期待形狀記憶合金在智能材料、機(jī)器人技術(shù)、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為人類的生產(chǎn)和生活帶來更多便利和驚喜。五、形狀記憶合金的研究進(jìn)展形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMAs）自發(fā)現(xiàn)以來，一直以其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性等特性受到廣泛關(guān)注。隨著科技的不斷進(jìn)步，關(guān)于形狀記憶合金的研究也在不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。在材料研究方面，研究者們通過改進(jìn)合金成分、優(yōu)化制備工藝，成功開發(fā)出了多種新型形狀記憶合金，如Ni-Ti基、Cu-Al-Ni基、Fe-Mn-Si基等。這些新型合金不僅具有更高的形狀記憶恢復(fù)率和更好的超彈性，而且成本更低，更易于加工。在應(yīng)用研究方面，形狀記憶合金已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療器械、智能機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域。例如，在航空航天領(lǐng)域，形狀記憶合金可用于制作自適應(yīng)機(jī)翼、衛(wèi)星天線等，以提高飛行器的性能；在汽車領(lǐng)域，形狀記憶合金可用于制作智能懸掛系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等，以提高汽車的舒適性和安全性；在醫(yī)療器械領(lǐng)域，形狀記憶合金可用于制作牙科矯正器、心臟支架等，以提高醫(yī)療效果。在機(jī)理研究方面，研究者們通過先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段和技術(shù)，深入探討了形狀記憶合金的相變機(jī)制、變形行為、力學(xué)性能等。例如，利用透射電子顯微鏡、原子力顯微鏡等手段，研究者們揭示了形狀記憶合金在變形過程中的微觀結(jié)構(gòu)變化；通過有限元分析、數(shù)值模擬等方法，研究者們深入研究了形狀記憶合金的力學(xué)性能和形狀記憶效應(yīng)的影響因素。形狀記憶合金的研究進(jìn)展體現(xiàn)在材料開發(fā)、應(yīng)用拓展和機(jī)理研究等多個(gè)方面。未來，隨著科技的不斷發(fā)展，形狀記憶合金將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，為人類社會(huì)的進(jìn)步貢獻(xiàn)力量。六、結(jié)論與展望隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展，形狀記憶合金作為一種具有獨(dú)特形狀記憶效應(yīng)和超彈性的功能材料，已經(jīng)在航空航天、醫(yī)療器械、智能機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。本文綜述了形狀記憶合金的基本特性、種類、工作原理以及當(dāng)前的研究進(jìn)展，深入探討了其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，并對(duì)未來的研究方向進(jìn)行了展望。結(jié)論上，形狀記憶合金憑借其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和超彈性，為眾多領(lǐng)域提供了創(chuàng)新的解決方案。然而，形狀記憶合金在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如成本較高、制備工藝復(fù)雜、疲勞壽命有限等問題。因此，深入研究形狀記憶合金的微觀結(jié)構(gòu)、性能優(yōu)化以及制備技術(shù)，對(duì)于推動(dòng)其更廣泛的應(yīng)用具有重要意義。展望未來，隨著科技的不斷進(jìn)步，形狀記憶合金的研究將更加注重多學(xué)科交叉融合，如材料科學(xué)、力學(xué)、電子信息等。未來研究方向可包括：1)開發(fā)新型形狀記憶合金材料，提高性能并降低成本；2)優(yōu)化制備工藝，實(shí)現(xiàn)形狀記憶合金的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用；3)深入研究形狀記憶合金的微觀機(jī)制，為新型功能材料的研發(fā)提供理論支持；4)拓展形狀記憶合金在智能材料、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。形狀記憶合金作為一種功能強(qiáng)大的智能材料，其研究與應(yīng)用前景廣闊。通過不斷深入研究和創(chuàng)新，相信形狀記憶合金將在未來為人類社會(huì)帶來更多驚喜和突破。參考資料：形狀記憶合金（shapememoryalloys，SMA）是通過熱彈性與馬氏體相變及其逆變而具有形狀記憶效應(yīng)（shapememoryeffect，SME）的由兩種以上金屬元素所構(gòu)成的材料。形狀記憶合金是形狀記憶材料中形狀記憶性能最好的材料。迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有50多種。在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用有很多成功的范例。人造衛(wèi)星上龐大的天線可以用記憶合金制作。發(fā)射人造衛(wèi)星之前，將拋物面天線折疊起來裝進(jìn)衛(wèi)星體內(nèi)，火箭升空把人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后，只需加溫，折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開，恢復(fù)拋物面形狀。形狀記憶合金（shapememoryalloy）在臨床醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，例如人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器、各類腔內(nèi)支架、栓塞器、心臟修補(bǔ)器、血栓過濾器、介入導(dǎo)絲和手術(shù)縫合線等等，記憶合金在現(xiàn)代醫(yī)療中正扮演著不可替代的角色。記憶合金同我們的日常生活也同樣休戚相關(guān)。形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)（shapememoryeffect），以記憶合金制成的彈簧為例，把這種彈簧放在熱水中，彈簧的長度立即伸長，再放到冷水中，它會(huì)立即恢復(fù)原狀。利用形狀記憶合金彈簧可以控制浴室水管的水溫：在熱水溫度過高時(shí)通過“記憶”功能，調(diào)節(jié)或關(guān)閉供水管道，避免燙傷。也可以制作成消防報(bào)警裝置及電器設(shè)備的保險(xiǎn)裝置。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),記憶合金制成的彈簧發(fā)生形變，啟動(dòng)消防報(bào)警裝置，達(dá)到報(bào)警的目的。還可以把用記憶合金制成的彈簧放在暖氣的閥門內(nèi)，用以保持暖房的溫度，當(dāng)溫度過低或過高時(shí)，自動(dòng)開啟或關(guān)閉暖氣的閥門。形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)還廣泛應(yīng)用于各類溫度傳感器觸發(fā)器中。形狀記憶合金另一種重要性質(zhì)是偽彈性（pseudoelasticity）（又稱超彈性，superelasticity），表現(xiàn)為在外力作用下，形狀記憶合金具有比一般金屬大的多的變形恢復(fù)能力，即加載過程中產(chǎn)生的大應(yīng)變會(huì)隨著卸載而恢復(fù)。這一性能在醫(yī)學(xué)和建筑減震以及日常生活方面得到了普遍應(yīng)用。例如前面提到的人造骨骼、傷骨固定加壓器、牙科正畸器等。用形狀記憶合金制造的眼鏡架，可以承受比普通材料大得多的變形而不發(fā)生破壞（并不是應(yīng)用形狀記憶效應(yīng)，發(fā)生變形后再加熱而恢復(fù)）。1932年，瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到“記憶”效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為“神奇的功能材料”。1963年，美國海軍軍械研究所的比勒在研究工作中發(fā)現(xiàn)，在高于室溫較多的某溫度范圍內(nèi)，把一種鎳-鈦合金絲燒成彈簧，然后在冷水中把它拉直或鑄成正方形、三角形等形狀，再放在40℃以上的熱水中，該合金絲就恢復(fù)成原來的彈簧形狀。后來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，某些其他合金也有類似的功能。這一類合金被稱為形狀記憶合金。每種以一定元素按一定重量比組成的形狀記憶合金都有一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度；在這一溫度以上將該合金加工成一定的形狀，然后將其冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下，人為地改變其形狀后再加熱到轉(zhuǎn)變溫度以上，該合金便會(huì)自動(dòng)地恢復(fù)到原先在轉(zhuǎn)變溫度以上加工成的形狀。1969年，鎳-鈦合金的“形狀記憶效應(yīng)”首次在工業(yè)上應(yīng)用。人們采用了一種與眾不同的管道接頭裝置。為了將兩根需要對(duì)接的金屬管連接，選用轉(zhuǎn)變溫度低于使用溫度的某種形狀記憶合金，在高于其轉(zhuǎn)變溫度的條件下，做成內(nèi)徑比待對(duì)接管子外徑略微小一點(diǎn)的短管（作接頭用），然后在低于其轉(zhuǎn)變溫度下將其內(nèi)徑稍加擴(kuò)大，再把連接好的管道放到該接頭的轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，接頭就自動(dòng)收縮而扣緊被接管道，形成牢固緊密的連接。美國在某種噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的油壓系統(tǒng)中便使用了一種鎳-鈦合金接頭，從未發(fā)生過漏油、脫落或破損事故。1969年7月20日，美國宇航員乘坐“阿波羅”11號(hào)登月艙在月球上首次留下了人類的腳印，并通過一個(gè)直徑數(shù)米的半球形天線傳輸月球和地球之間的信息。這個(gè)龐然大物般的天線是怎么被帶到月球上的呢？就是用一種形狀記憶合金材料，先在其轉(zhuǎn)變溫度以上按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放置于月球后，在陽光照射下，達(dá)到該合金的轉(zhuǎn)變溫度，天線“記”起了自己的本來面貌，變成一個(gè)巨大的半球?？茖W(xué)家在鎳-鈦合金中添加其他元素，進(jìn)一步研究開發(fā)了鈦鎳銅、鈦鎳鐵、鈦鎳鉻等新的鎳鈦系形狀記憶合金；除此以外還有其他種類的形狀記憶合金，如：銅鎳系合金、銅鋁系合金、銅鋅系合金、鐵系合金（Fe-Mn-Si、Fe-Pd）等。形狀記憶合金在生物工程、醫(yī)藥、能源和自動(dòng)化等方面也都有廣闊的應(yīng)用前景。形狀記憶合金之所以具有變形恢復(fù)能力，是因?yàn)樽冃芜^程中材料內(nèi)部發(fā)生的熱彈性馬氏體相變。形狀記憶合金中具有兩種相：高溫相奧氏體相，低溫相馬氏體相。根據(jù)不同的熱力載荷條件，形狀記憶合金呈現(xiàn)出兩種性能。SMA的形狀記憶效應(yīng)源于熱彈性馬氏體相變，這種馬氏體一旦形成，就會(huì)隨著溫度下降而繼續(xù)生長，如果溫度上升它又會(huì)減少，以完全相反的過程消失。兩項(xiàng)自由能之差作為相變驅(qū)動(dòng)力。兩項(xiàng)自由能相等的溫度T0稱為平衡溫度。只有當(dāng)溫度低于平衡溫度T0時(shí)才會(huì)產(chǎn)生馬氏體相變；反之，只有當(dāng)溫度高于平衡溫度T0時(shí)才會(huì)發(fā)生逆相變。在SMA中，馬氏體相變不僅由溫度引起，也可以由應(yīng)力引起，這種由應(yīng)力引起的馬氏體相變叫做應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，且相變溫度同應(yīng)力呈線性關(guān)系。發(fā)現(xiàn)的記憶合金體系：Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、NiAl、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。當(dāng)形狀記憶合金在高溫相奧氏體狀態(tài)下受到外力發(fā)生較大變形，去除外力后，大變形完全恢復(fù)。但是在變形過程中，應(yīng)力應(yīng)變曲線并不是線性的，會(huì)產(chǎn)生耗散能。形狀記憶合金由于具有許多優(yōu)異的性能，因而廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械電子、生物醫(yī)療、橋梁建筑、汽車工業(yè)及日常生活等多個(gè)領(lǐng)域。形狀記憶合金已應(yīng)用到航空和太空裝置。如用在軍用飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中的低溫配合連接件，歐洲和美國正在研制用于直升飛機(jī)的智能水平旋翼中的形狀記憶合金材料。由于直升飛機(jī)高震動(dòng)和高噪聲使用受到限制，其噪聲和震動(dòng)的來源主要是葉片渦流干擾，以及葉片型線的微小偏差。這就需要一種平衡葉片螺距的裝置，使各葉片能精確地在同一平面旋轉(zhuǎn)。已開發(fā)出一種葉片的軌跡控制器，它是用一個(gè)小的雙管形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器控制葉片邊緣軌跡上的小翼片的位置，使其震動(dòng)降到最低。還可用于制造探索宇宙奧秘的月球天線，人們利用形狀記憶合金在高溫環(huán)境下制做好天線，再在低溫下把它壓縮成一個(gè)小鐵球，使它的體積縮小到原來的千分之一，這樣很容易運(yùn)上月球，太陽的強(qiáng)烈的輻射使它恢復(fù)原來的形狀，按照需求向地球發(fā)回寶貴的宇宙信息。另外，在衛(wèi)星中使用一種可打開容器的形狀記憶釋放裝置，該容器用于保護(hù)靈敏的鍺探測(cè)器免受裝配和發(fā)射期間的污染。1970年美國用形狀記憶合金制作F-14戰(zhàn)斗上的低溫配合連接器，隨后有數(shù)以百萬以上的連件的應(yīng)用。形狀記憶合金作為低溫配合連接在飛機(jī)的液壓系統(tǒng)中及體積較小的石油、石化、電工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用。另一種連接件的形狀是焊接的網(wǎng)狀金屬絲，用于制造導(dǎo)體的金屬絲編織層的安全接頭。這種接件已經(jīng)用于密封裝置、電氣連接裝置、電子工程機(jī)械裝置，并能在-65~300℃可靠地工作。已開發(fā)出的密封系統(tǒng)裝置可在嚴(yán)酷的環(huán)境中用作電氣件連接。將形狀記憶合金制作成一個(gè)可打開和關(guān)閉快門的彈簧，用于保護(hù)霧燈免于飛行碎片的擊壞。用于制造精密儀器或精密車床，一旦由于震動(dòng)、碰撞等原因變形，只需加熱即可排除故障。在機(jī)械制造過程中，各種沖壓和機(jī)械操作常需將零件從一臺(tái)機(jī)器轉(zhuǎn)移到另一臺(tái)機(jī)器上，利用形狀記憶合金開發(fā)了一種取代手動(dòng)或液壓夾具，這種裝置叫驅(qū)動(dòng)汽缸，它具有效率高靈活，裝夾力大等特點(diǎn)。用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的TiNi形狀記憶合金，除了利用其形狀記憶效應(yīng)或超彈性外，還應(yīng)滿足化學(xué)和生物學(xué)等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi可與生物體形成穩(wěn)定的鈍化膜。在醫(yī)學(xué)上TiNi合金主要應(yīng)用有：利用形狀記憶合金的偽彈性性能和動(dòng)阻尼特性，形狀記憶合金被用于被動(dòng)控制結(jié)構(gòu)受地震影響，起到抗震的作用。應(yīng)運(yùn)于結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主動(dòng)阻尼控制等。在工程和建筑領(lǐng)域用TiNi形狀記憶合金作為隔音材料及探測(cè)地震損害控制的潛力已顯示出來。已試驗(yàn)了橋梁和建筑物中的應(yīng)用，因此作為隔音材料及探測(cè)損害控制的應(yīng)用已成為一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著薄膜形狀記憶合金材料的出現(xiàn)和開發(fā)利用，形狀記憶合金在智能材料系統(tǒng)中受到高度重視，應(yīng)用前景更廣闊。隨著科技的飛速發(fā)展，對(duì)高溫環(huán)境下具有優(yōu)良性能的材料需求日益增加。鈦基高溫形狀記憶合金作為一種新型的功能材料，在航空航天、能源、化工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文將對(duì)鈦基高溫形狀記憶合金的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。鈦基高溫形狀記憶合金是一種以鈦元素為主要成分，通過添加其他元素進(jìn)行合金化處理，從而獲得優(yōu)良的高溫性能、力學(xué)性能和形狀記憶效應(yīng)的合金。這類合金能夠在較高的溫度下保持穩(wěn)定的形狀記憶效應(yīng)，為解決許多高溫環(huán)境下的工程問題提供了新的解決方案。鈦基高溫形狀記憶合金的制備技術(shù)是其研究的重要組成部分。目前，主要的制備方法包括熔煉鑄造法、機(jī)械合金化法、粉末冶金法和激光熔覆法等。這些制備方法在不斷地發(fā)展和優(yōu)化，以獲得具有更高性能的鈦基高溫形狀記憶合金。相變行為是影響鈦基高溫形狀記憶合金性能的重要因素。研究人員通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算模擬相結(jié)合的方法，深入研究了合金的相變溫度、相變驅(qū)動(dòng)力和相變機(jī)制等，為優(yōu)化合金成分和提高其性能提供了理論依據(jù)。鈦基高溫形狀記憶合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能，如高強(qiáng)度、高剛度和良好的抗疲勞性能等。研究人員通過對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行深入研究，揭示了其強(qiáng)化機(jī)制和變形機(jī)理，為進(jìn)一步優(yōu)化合金的力學(xué)性能提供了依據(jù)。鈦基高溫形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)是其最重要的特性之一。研究人員通過實(shí)驗(yàn)和模擬相結(jié)合的方法，對(duì)其形狀記憶效應(yīng)的機(jī)理和影響因素進(jìn)行了深入研究，并開發(fā)出了一系列具有實(shí)用價(jià)值的形狀記憶效應(yīng)應(yīng)用實(shí)例。鈦基高溫形狀記憶合金在航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。例如，利用其優(yōu)良的高溫性能和形狀記憶效應(yīng)，可用于制造高溫環(huán)境下的智能結(jié)構(gòu)件，提高飛行器的安全性和可靠性。在航天器的熱防護(hù)系統(tǒng)和空間太陽能電站等領(lǐng)域，鈦基高溫形狀記憶合金也具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。在能源領(lǐng)域，鈦基高溫形狀記憶合金可用于制造高效能熱能轉(zhuǎn)換器和熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)等。利用其優(yōu)良的高溫性能和力學(xué)性能，還可用于制造高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片和噴嘴等關(guān)鍵部件。形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMA）是一種具有特殊物理特性的材料，它們?cè)谑艿酵獠看碳ぃㄈ缂訜峄蚴┘訅毫Γr(shí)，可以改變其形狀并隨后恢復(fù)到原始形狀。這種特性使它們?cè)谠S多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文主要討論形狀記憶合金的特性及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展。形狀記憶合金的主要特性包括形狀記憶效應(yīng)、偽彈性以及抗疲勞性。這些特性使得SMA在承受反復(fù)載荷時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)良的性能。形狀記憶效應(yīng)：當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟龋R氏體相變點(diǎn)）的SMA受到外力作用發(fā)生形變時(shí)，若加熱至高于該溫度，則SMA會(huì)恢復(fù)到其原始形狀。偽彈性：在某些形狀記憶合金中，當(dāng)處于母相狀態(tài)時(shí)，材料會(huì)展示出類似于彈性行為的特性。當(dāng)加熱至高于馬氏體相變點(diǎn)的溫度并卸載后，材料可以恢復(fù)到其原始形狀。抗疲勞性：SMA具有良好的抗疲勞性能，即使在反復(fù)載荷的作用下，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的疲勞斷裂。生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：由于形狀記憶合金具有優(yōu)良的生物相容性和抗腐蝕性，因此在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如可生物降解的血管夾、可生物降解的血管支架以及牙科用具等。航空航天領(lǐng)域：在航空航天領(lǐng)域，形狀記憶合金被廣泛應(yīng)用于制造高溫傳感器、高溫彈簧以及高溫密封件等。由于其具有優(yōu)異的抗疲勞性能，形狀記憶合金也被用于制造結(jié)構(gòu)件，如機(jī)翼和機(jī)身。電子和電氣領(lǐng)域：在電子和電氣領(lǐng)域，形狀記憶合金被用于制造微型開關(guān)、微型繼電器、微型磁鐵以及微電子封裝等。SMA還可以用于制造高精度的測(cè)量和控制設(shè)備，如傳感器和執(zhí)行器。汽車領(lǐng)域：在汽車領(lǐng)域，形狀記憶合金被用于制造高效的燃油噴射泵和氣缸蓋部件。由于其優(yōu)良的性能，SMA在制造高性能汽車和高可靠性汽車方面有著廣泛的應(yīng)用前景。其他領(lǐng)域：除了上述提到的應(yīng)用領(lǐng)域，形狀記憶合金在其他領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，如