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。
http://chemedu.pu.edu.tw/genchem/magic2/exp6.htm
別以為生物才有記憶,其實金屬也可以擁有這種功能呢!形狀記憶合金是一種特別的合金,你可以任意將它變形,但當加熱或通電後,它就會回復本來的形狀,像擁有記憶一般 (圖一)。
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圖一 記憶合金在熱水中會回復本來的形態。
為甚麼形狀記憶合金會那麼神奇的呢?
要解開記憶合金神奇之迷,先要明白記憶合金的晶體結構。記憶合金有兩種不同的相。在低溫時,合金處於「麻田散鐵相」,這時合金內的晶體結構是比較柔軟的長斜方晶系形態 (圖二),原子間的距離在受力時可作改變,故我們可以扭曲合金的外型。當我們將合金加熱到高於一個臨界溫度 ( 檢視圖片 ) 時,合金則處於「沃斯田鐵相」,這時合金內的晶體排列為堅固的體心立方 結構,原子間的距離回復到受力前的樣子,合金便變回原狀。至於要改變合金的記憶形狀,則要將合金加熱至約攝氏 500 度,那麼合金便會牢記當時形狀。而記憶合金的 檢視圖片 取決於合金成份及成份比例,通常我們會令 檢視圖片 高於室溫,使合金在刻意加熱後才產生相變。一般的 檢視圖片 約為攝氏50度。
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圖二 鎳鈦諾兩種不同的相。
記憶合金的特性及應用
由於記憶合金在扭曲後仍能回復原狀,所以它被用來製作眼鏡框。多種合金也擁有記憶功能,如金鎘 ,銅鋁及銅鋁鎳等。但當中最普遍的是由鎳與鈦混合而成的鎳鈦諾,它不易有金屬疲勞,耐侵蝕,能承受很大的拉力和壓力,在通電時能產生觸發相變 的熱力,所以除用作眼鏡框外,它更可以是起動器、感應器、發熱器三合一的材料。
http://www.phy.cuhk.edu.hk/phyworld/iq/memory_alloy/memory_alloy.html
形狀記憶合金最早在1951年在Au-Cd合金中發現,是一種加熱後能恢復原有形狀的特殊合金。其表現出的特性有兩種,一是形狀記憶效應,二是擬彈性效應。
形狀記憶合金的特性
在形狀記憶合金中,當材料溫度降低,一種新的結構,我們稱為麻田散相,會從原來的結構(奧斯田母相)中長出,且其過程是可逆的。形狀記憶效應是利用當溫度低於麻田散相轉換溫度時,若外力超過彈性極限,材料中的麻田散相方位會重新排列,使材料產生如塑性變形的情形,當溫度升高時,麻田散相會轉變回原來的奧斯田母相,而記得原來的樣子。當溫度高於麻田散相轉換溫度,外加應力一樣會促使奧斯田母相產生麻田散相而得到如塑性變形的情形,但是果外力去除,不穩定的麻田散相將轉換回母相,此時其塑性變形會隨著消失,故稱為擬彈性效應。一般來說,金屬的彈性變形量只有2%,形狀記憶合金能夠承受的彈性變形量是一般金屬的四到五倍。而形狀記憶效應或擬彈性效應的發生,完全取決於材料麻田散相轉換溫度相對於測試溫度的高低。
如何製作形狀記憶合金
使用形狀記憶合金最重要的就是他的麻田散相轉換溫度,此一轉換溫度會因晶粒尺寸、外加應力、熱循環次數等因素改變,但以合金成份的改變對麻田散相轉換溫度的影響最大,以Cu-Zn-Al記憶合金來說,增加一個重量百分比的鋅會使麻田散相轉換溫度下降51o1C;增加一個重量百分比的鋁會使麻田散相轉換溫度下降134.5o3C之多,因此成分的控制包括正確的百分比及均勻的品質將非常重要。另外在使用形狀記憶合金為元件時,須記憶所定的形狀,為此進行一定的熱處理-形狀記憶處理,形狀記憶處理的做法因合金的種類、使用目的而不同,須考慮素材形狀、元件尺寸等因素。形狀記憶處理有一方向的形狀記憶處理與二方向的形狀記憶處理,目前工業上以實施的是一方向形狀記憶處理。
http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1507091608770
引用自: http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1011080705532
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