形状记忆合金的功能材料特性

形状记忆合金对形状的记忆能力可分为单程、双程、全方位形状记忆，目前发现的具备这些特性的材料都是通过人工混合几种不同金属而生成的合金。人们把SMA做成花、鸟、鱼、虫等各种造型，只要将这些SMA造型浸入不太热的水中，一瞬间，花开放、鸟展翅、鱼摆尾、虫蠕动，栩栩如生，真如魔术般使人惊叹，这些都是形状记忆合金“特异功能”的显示。图2-2所示为CuZnAl记忆合金片记忆效应的展示，花蕾直径为80 mm，展开直径为200 mm。其记忆效应展示条件为：以热水或热风为热源，开放温度为65～85℃，闭合温度为室温。

图2-2　CuZnAl记忆合金片记忆效应展示(www.xing528.com)

目前所研究的具有形状记忆效应的材料除温控形状记忆合金（除特殊说明，后面出现的“形状记忆合金”或SMA均指的是温控形状记忆合金）外，还有磁控形状记忆合金（magnetic shape memory alloy，MSMA），后者是直到1993年才被发现的具有形状记忆功能的智能合金材料。与温控形状记忆合金相比，MSMA是一种通过磁场来控制形变的记忆合金。目前所研究的MSMA的主要成分大多是Ni-Mn-Ga，其在室温下理论上的直线变形率为10%，弯曲率高达18%。现阶段发现的具有磁控形状记忆效应的合金还有Ni-Mn-In、Ni-Mn-Co-In等。与磁控性的磁致伸缩材料进行比较，MSMA具有较大的变形率和响应频率。同磁致伸缩、温控形状记忆合金，以及电、磁流变体等材料相比，MSMA具有磁场驱动下的形状记忆效应，具有变形率大、力能密度大、动态响应速度快（是温控形状记忆合金的80倍左右）、线性度好和易于控制等特点。

虽然形状记忆合金的“记忆”功能首次被发现迄今已有80余年，但作为一种新型机敏材料，其应用已涉及电子、电器、汽车、航空航天、医疗、能源、机械、土木工程等领域，并且其应用领域还在不断扩大。