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記憶合金用途

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2019-09-12 | 瀏覽:1550 ]

記憶合金,由于她有著百萬次以上的回復能力,所以很多人叫它為“有生命的合金”正是因為記憶合金是一種“有生命的合金”,利用它在一定溫度下形狀的變化,就可以設計出形形色色的自控器件,它的用途正在不斷擴大。


機械上的用途

記憶合金應用十分廣泛。比如機械上的固緊銷、管接頭,電子儀器設備上的火災報警器、插接件、集成電路的釬焊,醫療上的人造心瓣膜、脊椎矯正棍、頭顱骨修補整形、口腔牙齒矯形和頜骨修補手術等。它還將在通訊衛星、彩色電視機、溫度控制器以及玩具等方面發揮神奇的效能,也將成為現代航海、航空、航天、交通運輸、輕紡等各條戰線上的新型材料記憶合金已用于管道結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全擴大約 4%,裝配時套接一起,一經加熱,套管收縮恢復原形,形成緊密的接合。美國海軍飛機的液壓系統使用了10萬個這種接頭,多年來從未發生漏油和破損。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窗,晚間室溫下降時自動關閉。記憶合金熱機的設計方案也不少,它們都能在具有低溫差的兩種介質間工作,從而為利用工業冷卻水、核反應堆余熱、海洋溫差和太陽能開辟了新途徑?,F在普遍存在的問題是效率不高,只有 4%~6%,有待于進一步改進。

醫療上的用途

記憶合金在醫療上的應用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能將兩段斷骨固定,而且在恢復原形狀的過程中產生壓縮力,迫使斷骨接合在一起。齒科用的矯齒絲,結扎腦動脈瘤和輸精管的長夾,脊柱矯直用的支板等,都是在植入人體內后靠體溫的作用啟動,血栓濾器也是一種記憶合金新產品。被拉直的濾器植入靜脈后,會逐漸恢復成網狀,從而阻止 95%的凝血塊流向心臟和肺部。

人工心臟是一種結構更加復雜的臟器,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,就可以設計出形形色色的自控器件,它的用途正在不斷擴大。

最早適用

形狀記憶合金的最早應用是在管接頭和緊固件上。用形狀記憶合金加工成內徑比欲連接管的外徑小4%的套管,然后在液氮溫度下將套管擴徑約8%,裝配時將這種套管從液氮取出,把欲連接的管子從兩端插入。當溫度升高至常溫時,套管收縮即形成緊固密封。這種連接方式接觸緊密能防滲漏,遠勝于焊接,特別適合用于航空、航天、核工業及海底輸油管道等危險場合。

航天技術應用

記憶合金最令人鼓舞的應用是在航天技術中。1969年7月20日,“阿波羅”11號登月艙在月球著陸,實現了人類第一次登月旅行的夢想。宇航員登月后,在月球上放置了一個半球形的直徑數米大的天線,用以向地球發送和接受信息。數米大的天線裝在小小的登月艙里送上了太空。天線就是用當時剛剛發明不久的記憶合金制成的。用極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預定要求做好,然后降低溫度把它壓成一團,裝進登月艙帶上天去。放到月面上以后,在陽光照射下溫度升高,當達到轉變溫度時,天線又“記”起了自己的本來面貌,變成一個巨大的半球形。

更多用途

目前,形狀記憶效應和超彈性已廣泛用于醫學和生活各個領域。如制造血栓過濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關節、婦女胸罩、人造心臟等等。還可以廣泛地應用于各種自動調節和控制裝置。形狀記憶薄膜和細絲可能成為未來超微型機械手和機器人的理想材料。特別是它的質輕、高強度和耐蝕性使它備受各個領域青睞。。

將一個預先作好“ICE”形狀之鎳鈦合金,不小心拉壞其形狀后,只要在熱水中浸泡一下,立即恢復原來形狀。

預先作好形狀鎳鈦各一半混合之合金,在攝氏四百度高溫下很慢的鍛燒十分鐘,即可永久保持此一形狀(此時稱為高溫相沃斯田鐵態austenite form)。

主要原因為其結晶在慢慢的加溫過程中,每一個金屬原子會有充分的時間填滿每一個空隙,此時它的排列組合是最緊密的,這樣的合金固體商業名稱即為記憶合金。記憶合金如果因為任何外在因素而產生變形(可任意扭曲變形的組態稱為麻田散鐵態martensitic),亦即產生結晶形狀空隙,稍微加熱超過相變溫度(transformation temperature)時即可填滿空隙,亦即恢復原狀,此過程稱為形狀記憶。

形狀記憶金屬脊柱矯形內固定器


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