形状记忆合金

形状记忆合金是一种合金，可以当冷变形变形预而是返回到其在加热时（“记住”）的形状。也可以称为记忆金属、记忆合金、智能金属、智能合金或肌肉线。

由形状记忆合金制成的零件可以是传统致动器（例如液压、气动和基于马达的系统）的轻巧，固态替代品。它们也可用于在金属管中制作密封接头。

形状记忆效应（SME）的出现是因为温度引起的相变会逆转变形，如先前的磁滞曲线所示。通常，马氏体相是单斜晶相或正交晶相（B19'或B19）。由于这些晶体结构没有足够的滑动系统来使位错运动容易发生，因此它们会通过孪生（或更确切地说是孪生）变形。

马氏体在较低温度下是热力学上有利的，而奥氏体（B2立方）在较高温度下是热力学上有利的。由于这些结构具有不同的晶格大小和对称性，因此将奥氏体冷却成马氏体会在马氏体相中引入内部应变能。为了减少这种能量，马氏体相形成许多孪晶，这称为“自适应孪晶”，是几何上必要的位错的孪生形式。由于形状记忆合金将在较高的温度下制造，并且通常经过工程设计，以使马氏体相在工作温度下占主导地位，以利用形状记忆效应，因此SMA高度“孪生”了。

当加载马氏体时，这些自适应孪晶为变形提供了一条简单的途径。施加的应力会使马氏体相互缠绕，但是所有原子相对于附近的原子都保持在相同的位置-没有原子键断裂或重新形成（因为它们是位错运动产生的）。因此，当温度升高并且奥氏体变得热力学上有利时，所有原子都重新排列成B2结构，该B2结构恰好具有与B19'预变形形状相同的宏观形状。这种相变非常迅速地发生，并赋予SMA独特的“捕捉”。

许多金属在相同的组成下具有几种不同的晶体结构，但是大多数金属没有显示出这种形状记忆效应。允许形状记忆合金在加热后恢复其原始形状的特殊特性是其晶体转变是完全可逆的。在大多数晶体转变中，即使金属整体上是由相同的原子构成的，结构中的原子也会通过扩散而穿过金属，从而局部改变其成分。可逆转换不涉及原子的这种扩散，而是所有原子同时移动以形成新结构，这非常类似于通过推动两个相对侧可以将平行四边形做成一个正方形。在不同的温度下，xxx使用不同的结构，并且当结构在转变温度下冷却时，

形状记忆合金通常是使用真空电弧熔化或感应熔化通过铸造制成的。这些是用于将合金中的杂质降至最低并确保金属充分混合的专业技术。然后将铸锭热轧成更长的部分，然后拉制以将其转变成线材。

“训练”合金的方式取决于所需的性能。“训练”决定了合金在加热时会记住的形状。这是通过加热合金而发生的，从而使位错重新排列到稳定的位置，但是温度不高到使材料重结晶的程度。它们被加热到400°C和在500°C下放置30分钟，趁热成型，然后通过在水中淬火或通过空气冷却迅速冷却。

铜基和NiTi基形状记忆合金被认为是工程材料。这些组合物可以制造成几乎任何形状和大小。

形状记忆合金的屈服强度低于常规钢的屈服强度，但是某些组合物的屈服强度高于塑料或铝。Ni Ti的屈服应力可以达到500 兆帕。金属本身的高成本和加工要求使得将SMA实施到设计中既困难又昂贵。结果，这些材料用于可以利用超弹性或形状记忆效应的应用中。最常见的应用是在致动中。

使用形状记忆合金的优点之一是可以引起高水平的可恢复塑性应变。这些材料在不造成xxx损坏的情况下所能承受的xxx可恢复应变高达某些合金为8％。与此相比，xxx应变常规钢为0.5％。