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        鎳鈦形狀記憶合金的用途

        發(fā)布時間:2018-12-10 09:14:17返回首頁

        形狀記憶合金是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的合金。記憶合金除具有獨特的形狀記憶功能外,還具有耐磨損、抗腐蝕、高阻尼和超彈性等優(yōu)異特點。 
            伸縮率在20%以上。疲勞壽命達(dá)107次,阻尼特性比普通的彈簧高10倍,其耐腐蝕性優(yōu)于目前最好的醫(yī)用不銹鋼,因此可以滿足各類工程和醫(yī)學(xué)的應(yīng)用需求,是一種非常優(yōu)秀的功能材料。 
            生產(chǎn)可應(yīng)用于眼鏡腿、婦女文胸、手機天線、 婦女節(jié)育環(huán)、牙弓絲、儀器儀表等領(lǐng)域的高品質(zhì)記憶合金絲。 
            1963年,美國海軍軍械研究室在一項試驗中需要一些鎳鈦合金絲,他們領(lǐng)回來的合金絲都是彎彎曲曲的。為了使用方便,于是就將這些彎彎曲曲的細(xì)絲一根根地拉直后使用。 
            在后續(xù)試驗中一種奇怪的現(xiàn)象出現(xiàn)了:當(dāng)溫度升到一定值的時候,這些已經(jīng)被拉得筆直的合金絲,突然又魔術(shù)般地迅速恢復(fù)到原來彎彎曲曲的形狀,而且和原來的形狀絲毫不差。再反復(fù)多次試驗,每次結(jié)果都完全一致,被拉直的合金絲只要達(dá)到一定溫度,便立即恢復(fù)到原來那種彎彎曲曲的模樣。就好像在從前被“凍”得失去知覺時被人們改變了形狀,而當(dāng)溫度升高到一定值的時候,它們突然“蘇醒”過來了,又“記憶”起了自己原來的模樣,于是便不顧一切地恢復(fù)了自己的“本來面目”。 
            鎳-鈦合金在40oC以上和40oC以下的晶體結(jié)構(gòu)是不同的,但溫度在40oC上下變化時,合金就會收縮或膨脹,使得它的形態(tài)發(fā)生變化。這里,40oC就是鎳-鈦記憶合金的“變態(tài)溫度”。各種合金都有自己的變態(tài)溫度。 
            記憶合金已用于管道結(jié)合和自動化控制方面,用記憶合金制成套管可以代替焊接,方法是在低溫時將管端內(nèi)全擴大約 4%,裝配時套接一起,一經(jīng)加熱,套管收縮恢復(fù)原形,形成緊密的接合。美國海軍飛機的液壓系統(tǒng)使用了10萬個這種接頭,多年來從未發(fā)生漏油和破損。船艦和海底油田管道損壞,用記憶合金配件修復(fù)起來,十分方便。在一些施工不便的部位,用記憶合金制成銷釘,裝入孔內(nèi)加熱,其尾端自動分開卷曲,形成單面裝配件。 
            記憶合金特別適合于熱機械和恒溫自動控制,已制成室溫自動開閉臂,能在陽光照耀的白天打開通風(fēng)窗,晚間室溫下降時自動關(guān)閉。記憶合金熱機的設(shè)計方案也不少,它們都能在具有低溫差的兩種介質(zhì)間工作,從而為利用工業(yè)冷卻水、核反應(yīng)堆余熱、海洋溫差和太陽能開辟了新途徑,F(xiàn)在普遍存在的問題是效率不高,只有 4%~6%,有待于進(jìn)一步改進(jìn)。 
            記憶合金在醫(yī)療上的應(yīng)用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能將兩段斷骨固定,而且在恢復(fù)原形狀的過程中產(chǎn)生壓縮力,迫使斷骨接合在一起。齒科用的矯齒絲,結(jié)扎腦動脈瘤和輸精管的長夾,脊柱矯直用的支板等,都是在植入人體內(nèi)后靠體溫的作用啟動,血栓濾器也是一種記憶合金新產(chǎn)品。被拉直的濾器植入靜脈后,會逐漸恢復(fù)成網(wǎng)狀,從而阻止 95%的凝血塊流向心臟和肺部。 
            人工心臟是一種結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的臟器,用記憶合金制成的肌纖維與彈性體薄膜心室相配合,可以模仿心室收縮運動,F(xiàn)在泵送水已取得成功。 
            由于記憶合金是一種“有生命的合金”,利用它在一定溫度下形狀的變化,就可以設(shè)計出形形色色的自控器件,它的用途正在不斷擴大。
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