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记忆金属是什么材料(什么是“记忆金属”?原来秦代便已出现。)

100人浏览   2024-10-06 10:48:57

有这样一类金属,它们在一定温度范围下发生塑性形变后,在另一温度范围又能恢复原来宏观形状。这类金属被成为“记忆金属”。

1958年,美国海军军械实验室冶金师布勒在研究镍—钛(Ni—Ti)合金时无意中发现,在不同温度下镍—钛合金相碰撞时,发出不同的声音。刚从炉子里取出的合金棒相碰撞发出清脆的声音,而冷却到室温后,则发暗哑迟钝的声音。他敏锐地意识到,温度对合金的组织结构和硬度可能有很大影响,但并未注意到是一种记忆现象。后来在1963年的一次实验中,需要用镍—钛合金丝,因为得到的镍—钛合金丝是弯弯曲曲的,使用起来不方便,所以实验前需把这些合金丝一根根拉直,然后做实验。实验开始后,当实验温度上升至一定温度后,研究人员发现被拉直的镍—钛合金丝竟然又恢复了原状。研究人员后来又多次做这个实验,结果都完全相同。

不同温度下的镍钛合金

人们又做了许多研究,终于发现,一些合金之所以具有恢复原来形状的本领,是因为随着环境的变化,这些合金内部原子的排列会出现变化。如果温度回到原来的数值,合金内部原子的排列也会回到原来的排列方式,其晶体结构也会因之而出现相应的变化。人们把具有记忆形状能力的合金称作“形状记忆合金”。记忆合金的“记忆力”特别惊人,除了能恢复原态外,还能重复恢复原态达几百万次,而且不会产生疲劳和断裂。形状记忆合金通常分为三类,即单程记忆合金、双程记忆合金和全程记忆合金。只在加热过程中存在的形状记忆现象的被称为称为单程记忆合金;加热时恢复高温相形状,冷却时又能恢复低温相形状的,被称为双程记忆合金;而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低温相形状的,称为全程记忆合金。不同种类的记忆合金应用于不同领域。

用记忆合金做的医疗器械

记忆合金由于其弯曲量大,塑性高,在记忆温度以上恢复以前形状等特点,广泛应用于军事、航天、医学等领域,比如阿波罗登月舱的月面天线、牙齿矫正手术中的矫正丝等。

记忆合金的应用,可追溯至秦代。

上个世纪七十年代,考古学家在兵马俑中发现了一个陪葬坑,里面有大量的青铜器,这些青铜器保存完好,锈蚀的并不是很严重,极具有研究价值。考古学家在清理陪葬坑的时候,发现有一把青铜剑被压在了一个倒塌的兵马俑下面,已经弯折将近九十度,考古学家将兵马俑抬了起来,没想到这把青铜剑立马恢复了原型。在场的专家几乎都被眼前的景象惊呆了,当他们将青铜剑拿起来的时候,发现上面并没有被弯折的痕迹,而且光洁如新,剑刃锋利,丝毫没有腐蚀的痕迹。通过对青铜剑成分的化验,发现在青铜剑上面,涂了一层钛合金材料,这才让宝剑有了记忆金属的功能,这也应了高晓松的那句话:古代中国没有‘科学’,只有‘技术’。