建筑装饰功能材料课件-1-3章.ppt

形状记忆合金 单程记忆效应 只在加热过程中存在形状记忆现象 在较低温度下变形，加热后可恢复原形 双程记忆效应 加热时恢复高温相形状，冷却时恢复低温相形状 形状记忆合金的种类 全程记忆效应 加热时产生高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状 形状记忆合金 形状记忆合金的历史 1952 Chang及Read等最早报道形状记忆效应，观察到Au-Cd合金中相变的可逆性 后来发现，Cu-Zn合金也存在同样现象，但未引起广泛注意 1962 美国海军军械实验室主任冶金师Buehler等在等原子比的TiNi合金中观察到宏观形状变化的记忆效应，引起了材料科学界与工业界的重视 Buehler把海军军械实验室的英文简写NOL 加在合金后命名，组成了“Nitinol”，即为著名的“镍钛诺”名称的来源 20世纪70年代初 发现CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金的形状记忆效应，与马氏体相变有关 形状记忆合金 形状记忆合金的工业应用 管接头、天线、套环等 利用单程形状记忆效应的单向形状恢复 热敏元件、机器人、接线柱等 利用单程形状记忆效应并借助外力随温 度升降做反复动作 热机、热敏元件等 利用双程记忆效应随温度升降做反复动作 记忆衰减快、可靠性差，不常用 弹簧、接线柱、眼镜架等 超弹性的应用 形状记忆合金的特性 形状记忆效应 高阻尼特性 超弹性效应 形状记忆合金特性 弹性模量随温度变化特性 电阻特性 合金能记忆它在高温奥氏体下的形状，低温时的塑性变形通过高温加热恢复形状 合金在外力作用下产生远大于其弹性极限应变量的应变，在卸载时这种应变得以自动恢复的现象 处于马氏体奥氏体混合状态下的SMA阻尼性能最好，全马氏体态次之，全奥氏体状态阻尼性能最差 电阻率随温度的变化而变化 ，温度达到马氏体逆变温度时电阻明显降低，降温至逆变温度时电阻明显升高。 SMA在奥氏体态的弹性模量是马氏体态弹性模量的3倍以上，并且弹性模量随温度的改变而改变。 （ⅰ） 形状记忆基础智能材料 是一类具有形状记忆功能的材料。 其产生形状记忆效应的最根本原因是马氏体相变和逆相变。 由于形状记忆合金材料集自感知、自诊断和自适应功能于一体，故具有传感器、处理器和驱动器的功能，是一类具有特殊功能的智能材料。 人们不但可以利用形状记忆合金来制备各种智能器件，而且还可以用形状记忆合金来进行智能材料设计，并对智能材料与结构进行主动控制。这就进一步拓宽了形状记忆合金智能材料的应用领域。 记忆型镍钛牙弓丝 形状记忆陶瓷 叠层装置的机械夹持器 形状记忆合金的应用 形状记忆合金应用 医学上的应用 航空航天的应用 人造卫星和宇宙飞船的天线 人工心脏，形状记忆合金人工食管 装饰用品 感温的自动开放的装饰性花朵 机械设备中的应用 弹簧、眼镜框等弹性部件 2、电流变体和磁流变体 大多由高分子或陶瓷材料制成，在电、磁场作用下具有变形能力，其变性能力与电场或磁场强度有关 在接通电时可从液体变为固体的电致变性材料 如果向空心梁中充入电流变性液体材料，在电场作用下，液体材料变硬，从而使梁变成僵硬状 利用电致变性材料可在地震时自动加固建筑物 3、磁致伸缩智能材料 磁致伸缩材料是一类具有电磁能／机械能相互转换功能的材料。70年代开始出现的室温下具有巨磁致伸缩性能的稀土-铁合金(RFe2)材料，由于它们能量密度高、耦合系数大，具有传感和驱动功能。 磁致伸缩效应 是指磁性物质在磁化过程中因外磁场条件的改变而发生几何尺寸变化的效应。 线磁致伸缩效应: 一般来说，较弱磁场下磁性物质在各方向上的几何尺寸发生变化时，会保持总体积不变，即：在某方向上伸长(或缩短)，并同时在其垂直方向上相应缩短(或伸长)，这就是所谓的线磁致伸缩效应。 主流是稀土磁致伸缩材料。在电磁场作用下可产生微变形或声能，也可将微变形或声能转化为电磁能 磁致伸缩智能材料具有磁致伸缩值大、机械响应速度快、功率密度高的特点，广泛应用于国防、航空航天和高技术领域 主要用途 美国：军事目的尖端产品，如舰艇水下声纳探测系统、导弹发射控制装置等 我国：开发的大功率岩体声波探测器，应用于三峡工程和地球物理勘探 稀土超大磁致伸缩材料可用于开发新一代精密控制系统(如油料控制、导弹发射控制装置)、声光发射系统(如信号处理、声纳扫描、超声、水声等)、换能器、驱动器等 稀土-铁超磁致伸缩智能驱动器件 用来直接推动油泵活塞，代替海底油泵的所有转