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鈦鎳Ti-Ni基形狀記憶合金
? ? ??形狀記憶合金具有形狀記憶效應,能感知溫度變化,并能將熱能轉換成機械能。其中Ti-Ni基因具有良好的形狀記憶效應(SME)、超彈性(SE)和髙阻尼性(HD),受到廣泛關注和研究。這種材料的特性是:
1、SME
???? Ti-Ni 基的電阻、變形隨溫度的變化而變,且母相的強度高于馬氏體相。利用此特性,可制成形狀記憶復合材料。應用在工程結構中,一旦結構開裂,相應的材料發生應變,使其電阻發生變化從而對結構開裂進行預測。當裂紋需要控制時,系統會對材料加熱,當其溫度達到逆相變溫度時,材料因收縮產生的恢復力使裂縫閉合。
此特性還廣泛應用于連接器制造。它第一個工程應用實例是管接頭,已用于軍用飛機輸油管聯接。
2、SE
???? Ti-Ni具有SE特性,在很多應用領域其他材料無法取代。可利用SE特性制作移動通訊設備信號天線、眼鏡架、矯形絲、智能傳感材料驅動單元、土木工程耗能減震結構等。
3、HD
????將高阻尼Ti-Ni基SMA 用于橋梁房屋等大型建筑上,可顯著增加系統的阻尼性,在發生地震時可減震,防止建筑因共振而倒塌。
????在未來發展方向上,Ti-Ni基形狀記憶合金趨向多元化、多孔化、超細化、超薄化、復合化、智能化。
1、多元化
????在Ti-Ni基形狀記憶合金中添加Cu、V、Al、Cr、Zr 和微量Ca 可改善其韌性、加工性和切削性;在Ti-Ni-Cu系合金中添加B、Si、P、S、RE,可獲得高恢復率材料;在Ti-Ni合金中添加Cu、Al、Zr、V、Co、Fe后,經表面處理后拉絲,即可制得色彩漂亮的形狀記憶合金絲。以Ti-Ni 合金為基礎發展起來的Ni-Ti-Y(Y=Hf,Pd,Pt,Au)合金,使用溫度隨Y 含量的增加而增高,Ms最高可達1040℃。
2、 多孔化
????空隙度為30%~70%的多孔Ti-Ni基形狀記憶合金除具有良好的SME、SE 及力學性能外,還具有良好的生物適應性和生物力學協調性,用作生物植入材料,生物組織可向其空洞內生長,穩固性好。
3、超細化
????用拉拔方法可制作直徑在50~25μm 的Ti-Ni基形狀記憶合金線材。用該細絲繞制的外徑為100μm的SMA螺旋彈簧可用于外徑為2mm 的能動內窺鏡的驅動器。
4、超薄化
????利用磁控濺射或熔體快淬技術生產的Ti-Ni 基形狀記憶合金薄膜(帶) 可作為作為的微執行器,研發出微操作機器人,用這種機器人代替人工進行醫療微操作,將會更加精確和可靠。
5、微管
???? Ti-Ni基還具有優異的耐蝕性和生物相容性,是很好的生物材料,可用作齒根、能動型內窺鏡、導尿管等,制作外徑在1mm 以下的微管也成了新動向。
???? 總之,Ti-Ni基是形狀記憶合金中一類極具研發價值的材料。