形状记忆材料肖霞.ppt

飞机在出现事故如鸟撞击飞机时，飞机能自我修复裂痕。 在地震中受到破坏的建筑物、桥梁能自行加固，裂缝会自行封合。 我们使用的各种材料像有生命的东西一样，能根据外界环境自我判断、自我适应、自我修复。 形状记忆合金记忆原理 在有些材料中，即使是同一材料组成的晶体中，也可能存在不同的晶体结构，这种现象称为同素异构。金刚石和石墨就是炭的同素异构体。  人们利用同一种成分的材料可以有不同的“相”， 就能演出一幕幕“相”变戏，即改变外界条件如温度,使材料由一种晶体结构变成另一种晶体结构，材料的力学性能和物理或化学性能也就随之改变，当温度恢复时材料的晶体结构也恢复到原来的状态，性质也随之复原。 形状记忆效应可分为三类 单程记忆效应：受力变形，加热时恢复高温相形状，冷却时不恢复低温相形状。 双程记忆效应：加热时恢复高温形状，冷却时恢复低温形状，即通过温度升降自发地可逆地反复恢复高低温的形状。 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高温相形状。这是一种特殊的双程记忆效应。 集传感、驱动、控制、换能于一身 机械性质优良，能恢复的形变可高达10％，而一般金属材料只有0.1％以下 有确定的转变温度 镍~钛 50℃ 在加热时产生的回复应力非常大，可达500MPa 对环境适应能力强，不受温度以外的其他因素影响 无振动噪声，无污染 抗疲劳 回忆变形500万次不疲劳变形 记忆照明灯罩 * * 形状记忆材料 形状记忆效应 具有一定形状（初始形状）的固体材料，在某一低温状态下经过塑性变形后（另一形状），通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复到初始形状，这种效应称为形状记忆效应。 形状记忆材料(shape memory materials，简称SMM)： 是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺激的处理又可恢复成初始形状的材料。 * 目录 形状记忆材料的应用背景 1 2 形状记忆材料的功能特点 3 4 形状记忆材料的记忆原理 形状记忆材料在航空航天中的应用 形状记忆材料在医学中的应用 5 形状记忆材料在生活中的应用 2 6 形状记忆合金应用背景 请你想象一下 1988年4月28日波音737飞机在美国出现灾难性断裂事故，如今飞机的事故仍在继续发生。 2008年5月12日我国发生了举世震惊的汶川大地震，伤亡惨重。 形状记忆合金的发现过程 1932年 瑞典人欧勒特在观察某种金镉合金的性能 时首次发现形状记忆效应。 1938年 哈佛大学的研究人员在一种铜锌合金中发 现了一种随温度的升高和降低而逐渐增大或缩小的形状变化。但当时并未引起人们的重视。 1962年 美国海军实验室在开发新型舰船材料时，在Ti-Ni合金中发现把直条形的材料加工成弯曲形状，经加热后它的形状又恢复到原来的直条形。从 此形状记忆合金引起了极大的关注。 形状记忆合金应用背景 1994年3月1日，举世闻名的“世界第八大奇迹”——秦始皇兵马俑二号俑坑正式开始挖掘。这是本世纪以来巨大的考古发现之一。 　　在清理一号坑的第一过洞时，考古工作者发现一把青铜剑被一尊重达150千克的陶俑压弯了,其弯曲的程度超过45度，当人们移开陶俑之后，令人惊诧的奇迹出现了：那又窄又薄的青铜剑，竟在一瞬间反弹平直，自然恢复。当代冶金学家梦想的“形态记忆合金”，竟然出现在2000多年前的古代墓葬里。 　事实上，关于铬盐氧化处理的方法，绝不是秦始皇时代的发明，早在春秋战国时期，中国人就掌握了这一先进的工艺。 　 石墨的晶体结构 金刚石的晶体结构 铁也有两种不同的基本晶体结构，即体心立方铁和面心立方铁。 这种由相同的原子组成的不同的晶体结构，在材料学中又称为不同的“相”。 体心立方铁和面心立方铁属不同的“相”，前者称为α ~Fe ( 铁素体)，后者称为γ~Fe(奥氏体)。 形状记忆合金记忆原理 前者是常温下存在，而后者是高温下存在，它们在硬度、密度和塑性变形能力等性质上都不相同。 形状记忆合金就是利用一些材料的晶体结构的相互转变来使其具有形状记忆功能的。 形状记忆合金记忆原理 * 记忆过程即完成： 的循环过程。 记忆起始态 固定变形态 恢复起始态 引发形状记忆效应的外部环境因素： 物理因素：热能，光能，电能和声能等。 化学因素：酸碱度，螯合反应和相转变反应等。 形状记忆合金记忆原理 形状记忆合金特性 这些特性，从总体上看，是对环境刺激的自我适应，即通过调整内部结构来适应外界条件。这种特性在许多智能材料和智能系统的设计中有重要价值。 形状记忆合金在航空航天中的应用 宇宙飞船登月之后，为了将月球上收集到的各种信息发回地球，必须在月球上架