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什么是记忆合金

02月28日 编辑 39baobao.com

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19世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。这种材料就叫做记忆金属(memory metal)。它主要是镍钛合金材料。

例如,一根螺旋状高温合金,经过高温退火后,它的形状处于螺旋状态。在室温下,即使用很大力气把它强行拉直,但只要 镍钛记忆合金丝把它加热到一定的“变态温度”时,这根合金仿佛记起了什么似的,立即恢复到它原来的螺旋形态。

什么是记忆金属

记忆金属又叫形状记忆合金。 上个世纪70年代,世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。这种材料就叫做记忆金属(memory metal)。

它主要是镍钛合金材料。例如,一根螺旋状高温合金,经过高温退火后,它的形状处于螺旋状态。在室温下,即使用很大力气把它强行拉直,但只要把它加热到一定的“变态温度”时,这根合金仿佛记起了什么似的,立即恢复到它原来的螺旋形态。这是怎么回事?难道合金也具有人类那样的记忆力?原来不是那么回事!这只是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律而已。例如,镍-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的,但温度在40℃上下变化时,合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。这里,40℃就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。上述那种高温合金的变态温度很高。在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。

在室温下强行把它拉直时,它却处于不稳定状态,因此,只要把它加热到变态温度,它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。

谁能介绍一下记忆金属

记忆历来被认为是生物,特别是高等生物所特有的功能。但是,材料科学家在研究中发现,某些金属也有记忆功能。

20世纪60年代,美国海军军械实验室的科研人员,用55%的镍和45%的钛制成了一种镍钛合金丝。他们将这种镍钛合金丝绕成一个螺旋形的线圈,把它加热到150℃,然后冷却、拉直。当合金丝再次被加热到95℃时,竟出现了不可思议的情景——金属丝自动卷曲成原来螺旋形线圈的形状。科研人员又一次把它冷却、拉直,谁知当加热到同样的温度后,它又恢复了原来的形状。反复实验,屡试不爽。

之后,科学家发现其他一些合金,如铜锌铝合金、铜镍铝合金、铁铂合金等,也具有这种记忆形状的功能,他们将这类合金称为“形状记忆合金”。

这种具有形状记忆功能的合金可以广泛应用于卫星天线、飞机液压系统、管道铆接、医疗器械等许多领域。例如,用它们制造的天线,平时折叠起来很小,当飞船上天后,在太阳光的照射下,天线会展开成直径达好几米的半球形;用它们制造的人工骨骼拉杆,可以依靠人的体温将断骨拼合固定,大大加快了骨折愈合的速度。

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