神奇的“形状记忆合金”

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神奇的“形状记忆合金”

什么是形状记忆合金？

形状记忆合金是一种原子排列很有规则，拥有“记忆”效应的合金。这种合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫做“记忆合金”。

形状记忆合金的应用 在机械电子产品中的应用

1970年美国用形状记忆合金制作 F-14战斗上的低温配合连接器，随后有数以百万以上的连件的应用。形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65～300℃可靠地工作。

将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。

形状记忆合金在太空自然恢复原状

记忆合金弹簧

镍钛合金记忆丝

镍钛记忆合金温控弹簧

在航空航天工业中的应用

形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。

还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。

在生物医疗方面的应用

用于医学领域的TiNi形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi可与生物体形成稳定的钝化膜。在医学上TiNi合金主要应用有：

（1）牙齿矫形丝

用超弹性TiNi合金丝和不锈钢丝制作牙齿矫正丝，二者相比，超弹性TiNi合金丝更加适宜。用TiNi合金作牙齿矫形丝，即使应变高达10%也不会产生塑性变形，而且应力诱发马氏体相变（stress-induced martensite）使弹性模量呈现非线型特性，即应变增大时矫正力波动很少。这种材料不仅操作简单，疗效好，也可减轻患者不适感。

（2）脊柱侧弯矫形

外科中用TiNi形状记忆合金制做各种骨连接器、血管夹、凝血滤器以及血管扩张元件等。同时，它正被广泛应用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿科、妇科等。

钛合金记忆眼镜框

该勺子由记忆合金镍钛诺制成，当勺子被放到热水中时，勺柄就会自动弯折成90度角。这样一来，喝汤、喝咖啡也就更方便了。用完之后只需让勺子自然冷却即可恢复原样。

形状记忆环抱接骨板

记忆合金聚髌爪治疗髌骨骨折

TiNi记忆合金呼吸道支架

在日常生活中的应用

在家庭生活中，已开发的形状记忆阀可用来防止洗涤槽中、浴盆和浴室的热水意外烫伤。由于TiNi合金所具有的柔韧性，使它们广泛用于改变眼镜时尚界。用超弹性Ti-Ni合金丝做眼镜框架，即使镜片热膨胀，该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片。这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大，而普通的眼镜框则不能做到。使用超弹性TiNi金属丝做蜂窝状电话天线是形状记忆合金的另一个应用。过去使用不锈钢天线，由于弯曲常常出现损坏问题。TiNi形状记忆合金丝移动电话天线具有高抗破坏性，受到人们普遍欢迎。