记忆金属其实主要是利用一些合金在固态时,其晶体结构随温度发生变化的规律。各种合金都有自己的变态温度,我们可以在高温时把合金做一个形状并让其处于稳定状态,然后在室温条件下强行将其拉直并让其处于不稳定状态,最后把它加热至变态温度,它就能回到之前处于稳定状态时的形状。
记忆金属特点
(1)可弯曲的幅度大,具有比较高的可塑性。
(2)当温度达到记忆温度之上,就能恢复到之前的形状。
(3)根据合金种类的不同,当温度达某一数值时,材料内部的晶体结构就会发生变化,并进一步导致外部形态的变化。
记忆金属分类
记忆金属的分类主要可以分为以下三种:
(1)单程记忆效应
形状记忆金属可以在比较低的温度下变形,经过加热之后又能恢复之前的形状,这种只在加热的过程中存在形状记忆的现象,我们称之为单程记忆效应。
(2)双程记忆效应
部分金属/合金在加热时能恢复高温相形状,冷却时恢复低温相形状,这样的变化我们称为双程记忆效应。
(3)全程记忆效应
这种金属/合金的比较特殊,加热时可恢复高温相形状,冷却时变成形状相同但取向相反的低温相形状,这被称为全程记忆效应。
就目前的记忆金属市场来说,已经开发成功的形态记忆金属有铜基形状记忆合金、TiNi基形状记忆合金、铁基形状记忆合金等。
关于记忆金属的特点及分类我们就先介绍这么多了,希望可以帮助大家更好的了解记忆金属。
3记忆金属应用领域
几十年来,有关形状记忆金属的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,并为此召开了多次专题讨论会,不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时,形状记忆金属的应用研究也取得了长足进步,其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。现在我们就具体来了解下记忆金属应用领域。
记忆金属应用领域
日常生活
(1)防烫伤阀
使用形状记忆阀可以防止洗涤槽中、浴盆中以及浴室中的热水烫伤情况。一旦水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度时,形态记忆合金阀门会关闭,直到水温降到安全温度,阀门才会重新打开。
(2)移动电话天线
以前的移动电话大多使用的是不锈钢材质天线,弯曲后容易出现损坏的情况。而使用TiNi形状记忆合金丝移动电话天线,具有高抗破坏性,更加受到消费者的欢迎。
(3)火灾检查阀门
火灾中,如果出现局部升温的情况,阀门会自动关闭,可以有效防止危险气体的进入。特别是在化学与石油工厂以及半导体制造工业中,运用比较普遍。
工业领域
(1)利用单程形态记忆效应的单向形状恢复,可以做管接头、套环、天线等。
(2)外因性的双向记忆恢复,利用单程形状记忆效应并借助外力随温度的升降做反复的动作,比如机器人、接线柱与热敏元件。
(3)内因性双向记忆恢复,利用双程记忆效应随温度的升降做繁复动作,比如热敏元件、热机等。不过这类的应用记忆衰减比较快,可靠性能不佳,用的也比较少。
(4)超弹性应用,比如眼镜架、自力式温控开关、弹簧等。
医学领域
TiNi合金具有良好的生物相容性,利用其超弹性与形态记忆效应的医学实例也非常多。比如人工关节、心脏修补元件、牙齿矫形丝、脊柱矫形棒等。
关于记忆金属的应用领域我们介绍这么多了,大家都了解了吗?希望可以帮到大家。
4记忆金属的制备
近年来,研究开发的记忆功能材料主要有形状记忆、温度记忆以及色彩记忆等多种,而以记忆金属材料发展最为迅速。由于记忆金属材料具有优越的性能及广阔的应用前景,因此它已成为21世纪重点开发的新材料之一。那么记忆金属是怎么制成的呢?下面就一起来了解下吧。
记忆金属的制备--自蔓延高温合成法
自蔓延高温合成法也称燃烧合成法,其实质是燃烧合成。具体流程是将按一定比例配置好的合金元素粉末均匀混合,并施加压力形成一定的形状后,在一定温度下置于保护气体中局部点燃,使反应自蔓延传播,待燃烧完毕后便可生成化合物。
按照燃烧方式的不同,自蔓延可分为热爆模式和层燃模式。自蔓延燃烧合成法可制备非平衡态、非化学计量比和功能梯度材料,具有合成速度快、节能及产物纯度高、多孔、离散性大等优点。
记忆金属的制备--常规粉末烧结法
以镍钛合金为例,常规粉末烧结法是将镍、钛金属粉末混合均匀后,在某一较高的温度下长时间烧结,形成合金。反应过程中,钛原子的迁移扩散速率较镍原子的迁移扩散速率大,故钛原子更易于扩散至镍颗粒间并与其化合,钛原子处则由于没有扩散来的原子补偿,会形成微孔,这一现象被称为柯肯达尔效应。由于柯肯达尔效应的作用,长时间烧结的镍、钛金属粉末最终获得多孔的镍钛合金。
常规粉末烧结法的工艺过程简单易行、反应可控、技术要求低。但同时反应方式的局限性也导致生产过程费时、材料孔隙率低、孔隙尺寸不大及合金组织均一性不高等缺点。
记忆金属的制备--热等静压法
热等静压法也是利用金属粉末烧结成型的原理,是目前制备记忆金属的教有效和较理想的手段。热等静压法是将特定气体作为压力媒介,在加热烧结过程中对粉体或坯料施加气体压力来制备合金的方法。
由于气体本身的性质,无论被成型材料几何形状如何,气体产生的高压力均能保持其各个方向上受压力相同或相近。同时,高压气体也能像液体一样渗入粉体或坯料中的空洞,这样,在高温高压的共同作用下,合金内部的缺陷和孔洞易被消除,晶体组织结构改善,并伴随着材料致密度和强度大幅提高,综合性能优异。但热等静压法继承了烧结法烧结时间长的缺点,设备投入也较大。
关于记忆金属的制备的方法我们就先介绍到这里了,希望大家都可以认真阅读了解,以便在后续的生活工作中能更好的明白记忆金属的效用。