形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloys，簡稱SMA）是一種能夠在溫度和應力作用下發生相變的新型功能材料，具有獨特的形狀記憶效應、相變偽彈性等特性，廣泛應用于航空航天、醫療器械、機械電器等領域。
      一、什么是形狀記憶？

      普通的金屬沒有形狀記憶。如果坐在鋁制眼鏡架上并且永久的彎曲它們，它們很難回到原來的樣子。你必須照著自己記憶中眼鏡框的樣子辛苦地去調整，就算是這樣，也很難保證眼鏡框回到以前的樣子。而且如果來回彎曲次數太多，鏡框達到疲勞強度可能會永遠的斷裂。

    形狀記憶金屬與普通金屬表現不同。它們是強而輕、具有特殊性能的合金（通常混合兩種或更多的金屬）。它們可以“編程”記住原來的形狀，所以如果彎曲或擠壓它們，可以通過加熱使它們重新恢復到原來形狀。這被稱為形狀記憶效應(既然加熱能使它改變，也可以稱之為熱形狀記憶效應)。某些形狀記憶金屬在熱的時候記住一種形狀，但在冷卻時候記住另一種形狀，所以冷卻時它們變成一種形狀，但加熱時它們“忘記”原來形狀，頸縮成一個不同的形狀。這被稱為雙向形狀記憶效應。現在，假如可以做一種形狀記憶體，即使彎曲和扭曲很多次即使沒有加熱，但仍然可以恢復成原來形狀？這是形狀記憶的一個方面叫作偽彈性或超彈性，它適用于那些柔軟，幾乎堅不可摧的眼睛框，制造商說它至少比鋼柔韌十倍！

    雖然鎳鈦合金（又稱為鎳-鈦，Ni-Ti）可能是廣為人知的形狀記憶合金，但是實際還有許多其他形狀記憶合金，包括銅鋅鋁合金，銅鋁鎳合金，鐵錳硅合金；還有相當多其他種類的。

    二、形狀記憶如何發揮作用？

    容易理解形狀記憶的方式是記住發生在材料內部（即原子和分子的納米尺度）的變化也許和外部看起來發生的完全不同。

    拉伸橡皮圈，在它內部交聯和糾纏的橡膠大分子鏈打開和分離。撤銷拉力，分子鏈重新聚集到一起，這就是彈性的工作機理。形狀記憶是不同的。彎曲形狀記憶合金物體使其內部晶體結構變形。不進行處理，它就會保持的彎曲形狀。然而對其加熱，晶體內部結構變成完全不同的形狀，推動物體回到原來的形狀。超彈性是相似的，但是你變形后使物體恢復到原來形狀不需要溫度。如果彎曲了一對形狀記憶眼鏡框，所施加的應力使鈦合金變成完全不同的晶體結構；放開手后晶體結構恢復，眼鏡框回到原來的形狀。

    形狀記憶和超彈性發生的是固體材料內部結構在兩種不同的晶體形式之間的轉換，換句話說，它的分子以完全可逆方式重新排列。這就是固態相變，它聽起來比實際情況復雜。其實我們都習慣了相變：你把冰塊放到飲料里然后它融化了，你觀察到的就是相變。隨著冰塊融化，其分子從緊密堆積結構轉變成更松散和更流動的結構，所以水從固相（冰）轉變成液相（平常的液體水）。發生在固態相變中的大致相似的事情是材料在轉變前和后都是固體，因為在整個過程中所有分子之間保持的非常近。

    形狀記憶合金在奧氏體和馬氏體兩種結晶態之間轉變。在低溫時，它們呈現相對柔軟、塑性和容易成形的馬氏體；在（相對）高溫時，它們變成更硬和更難以變形的奧氏體。假設你有一個形狀記憶電線，你可以相對容易地把它變成新的形狀。它的內部是馬氏體，這就是它容易變形的原因。無論你怎么彎曲電線，它都保持新的形狀；就像任何普通的電線，它看起來像在進行普通的塑性形變。見證奇跡的時刻！對電線微微加熱（高于相變溫度），其內部變成奧氏體，在熱能作用下內部原子重新排列然后電線恢復到原來形狀。冷卻下來，電線重新恢復成馬氏體，仍然恢復成原來形狀。如果整個過程中材料的溫度高于相變溫度，你可以使其變形，但是當你釋放你施加的應力，它立刻恢復到原來的形狀。

    形狀記憶令人驚奇也可能使人困惑的是奧氏體和馬氏體之間的轉換不是“對稱”的。你可以取一條“編程”的形狀記憶電線（有明顯易記的形狀），然后可以用不同的方式去彎曲它。但是當你加熱你剛剛隨意彎曲的電線，它總是回到一條單一、明顯的形狀。我們可以這樣理解這一點，材料在馬氏體狀態下可以愉快地變成任何晶體形式。但是當它在奧氏體時，它只有一種晶體形式。這也是穩定的狀態，也即低能量狀態。

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標簽：形狀記憶合金 國機金屬