图 形状记忆材料 形状记忆材料(shape memory materials,简称SMM): 是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成 另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺 激的处理又可恢复成初始形状的材料。 材料科学与工程学院 2 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆材料 2 形状记忆材料(shape memory materials，简称SMM)： 是指具有一定初始形状的材料经形变并固定成 另一种形状后，通过热、光、电等物理刺激或化学刺 激的处理又可恢复成初始形状的材料
形状记忆材料的发现 60年代初的一天，美国海军军械实验室的研究人员领来 了一批镍钛合金丝，也许是制造过程中处理不当，合金丝被 弄弯了，他们只能一根一根地将合金丝校直。有人顺手把校 直的合金丝堆放在炉子的旁边。这时意外的事情发生了，一 些校直的的合金丝在炉温的烘烤下，不一会儿就恢复到原来 弯曲的形状。于是不得不重新校直合金丝。起初，他们没有 在意，还是把校直的合金丝堆放在炉旁，结果合金丝又弯曲 了，这种现象重复出现了多次，直到人们把校直的合金丝换 了一地方堆放，不再受到炉温的烘烤以后，合金丝才继续保 持挺直的形状。 军械实验室的研究人员紧紧地抓住了上述的意外的事情， 开展反复的实验研究，终于发现含50%镍和50%钛的合金在温 度升高40℃以上时，能“记住”自己原来的形状。 科学家把这种现象叫做形状记忆效应，具有记忆功能的合金称为形状记忆合金。 材料科学与工程学院 3 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆材料的发现 3 60年代初的一天，美国海军军械实验室的研究人员领来 了一批镍钛合金丝，也许是制造过程中处理不当，合金丝被 弄弯了，他们只能一根一根地将合金丝校直。有人顺手把校 直的合金丝堆放在炉子的旁边。这时意外的事情发生了，一 些校直的的合金丝在炉温的烘烤下，不一会儿就恢复到原来 弯曲的形状。于是不得不重新校直合金丝。起初，他们没有 在意，还是把校直的合金丝堆放在炉旁，结果合金丝又弯曲 了，这种现象重复出现了多次，直到人们把校直的合金丝换 了一地方堆放，不再受到炉温的烘烤以后，合金丝才继续保 持挺直的形状。 军械实验室的研究人员紧紧地抓住了上述的意外的事情， 开展反复的实验研究，终于发现含50%镍和50%钛的合金在温 度升高40℃以上时，能“记住”自己原来的形状。 科学家把这种现象叫做形状记忆效应，具有记忆功能的合金称为形状记忆合金
© 形状记忆效应 形状记忆效应 A 拥裁 具有一定形状（初始形状）的 固体材料，在某一低温状态下经 过塑性变形后（另一形状），通 卸载 过加热到这种材料固有的某一临 界温度以上时，材料又恢复到初 始形状，这种效应称为形状记忆 加热 应变/% 效应。 形状记忆效应示意图 材料科学与工程学院 4 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆效应 4 形状记忆效应 具有一定形状（初始形状）的 固体材料，在某一低温状态下经 过塑性变形后（另一形状），通 过加热到这种材料固有的某一临 界温度以上时，材料又恢复到初 始形状，这种效应称为形状记忆 效应。 形状记忆效应示意图
© 形状记忆效应 按形状恢复情况可分为： 单程形状记忆效应 双程形状记忆效应 形状记忆效应 全程形状记忆效应 材料科学与工程学院 5 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering 形状记忆效应 5 单程形状记忆效应 双程形状记忆效应 全程形状记忆效应 形状记忆效应 按形状恢复情况可分为：
初始形状 低涅变形 加热 冷却 单限 双料 () 全料 () ·单程形状记忆效应 材料在高温（奥氏体状态）下制成某种形状，在低温（马氏 体状态)时将其任意变形，再加热时恢复高温相形状，而重新冷 却时不能恢复低温相的形状。 ·双程形状记忆效应 又称可逆形状记忆效应。材料加热时恢复高温相形状，冷却 时恢复低温相形状，即通过温度升降自发可逆地反复地恢复高低 温相的形状。 ·全程形状记忆效应 材料加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而 取向相反的高温相形状。 它是一种特殊的双程形状记忆效应，只能在富镍的T- Ni合金中出现。 材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering
材料科学与工程学院 School of Materials Science and Engineering • 单程形状记忆效应 材料在高温（奥氏体状态）下制成某种形状，在低温（马氏 体状态）时将其任意变形，再加热时恢复高温相形状，而重新冷 却时不能恢复低温相的形状。 • 双程形状记忆效应 又称可逆形状记忆效应。材料加热时恢复高温相形状，冷却 时恢复低温相形状，即通过温度升降自发可逆地反复地恢复高低 温相的形状。 • 全程形状记忆效应 材料加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而 取向相反的高温相形状。 它是一种特殊的双程形状记忆效应，只能在富镍的TiNi合金中出现