文档名：NiTi形状记忆合金的功能特性及其应用发展
摘要：NiTi形状记忆合金(shapememoryalloys,SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域.其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且其远大于常见金属可恢复的弹性应变.形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变,根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应.而NiTiSMAs的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面,可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件.为充分发挥NiTiSMAs的功能,研究者们不断开发NiTiSMAs相关的智能结构.本文简要综述了近年来研究和发展NiTiSMAs的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用,详细介绍和讨论了NiTiSMAs的功能特性、关注问题和应用领域.同时,也对NiTiSMAs阻尼性能和储氢特性进行了阐述.最后,展望了NiTiSMAs在各领域应用上尚需重点关注的问题:利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升;通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导,并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大;提高NiTiSMAs在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广.因此,推动NiTiSMAs在不同应用领域的个性化和功能定制化,尚需大量的跨学科研究.
Abstract：Asasortofintelligentmaterial,NiTishapememoryalloys(SMAs)arewidelyusedinthefieldsofaerospace,medicaldevicesandconstructionduetotheirfunctionalpropertiessuchasexcellentsuperelasticity,shapememoryeffectandbiocompatibility.Superelasticityischaracterizedbyamacroscopicrecoveryoftheoriginalshapedespitelargedeformations,andismuchlargerthantherecoverableelasticstrainofcommonmetals.Theshapememoryeffectisthemutualtransformationofausteniteandmartensitephasesundertemperatureexcitation,whichiscategorizedintoone-way,two-wayandall-roundshapememoryeffectsaccordingtothemacroscopicdeformation.ThebiocompatibilityofNiTiSMAsisreflectedinthelowelasticmodulusandlowbiotoxicity,whichcanbeusedinmedicaldevicessuchasorthodontics,orthopedics,andcardiovascularstents.Inordertofullyexploittheapplicationsofthesefunctionalproperties,researchersaredevelopingintelligentstructuresbasedonNiTiSMAs.Thispaperfocusesonthereviewoftheintelligentstructures'applicationscorrespondingtothedifferentfunctionalpropertiesofNiTiSMAs,andintroducesanddiscussesfunctionalproperties,problemsandapplicationfields.Meanwhile,dampingandhydrogenstoragepropertiesofNiTiSMAsareexplainedindetail.Finally,thispaperunderlinestheproblemsthatneedtobefocusedonandaddressedintheapplicationsofNiTiSMAsinvariousengineeringfields:usingadditivemanufacturingtotailoringthemicrostructuretoachievethestabilityimprovementofsuperelasticity;providingtheoreticalguidanceforthestableshapememoryeffectthroughtheestablishmentoftheintrinsicmodel,andfurtheroptimizingthestructuretoachievethemacroscopicamplificationoftheshapememoryeffect;aswellasimprovingthecorrosionresistanceofNiTiSMAsinbiologicalenvironmentsandthepromotionofmedicalapplications.Therefore,agreatdealofinterdisciplinaryresearchisneededtopromotethepersonalizationandfunctionalcustomizationofNiTiSMAsindifferentapplications.
作者：杨超 廖雨欣 卢海洲 颜安 蔡潍锶 李鹏旭 Author：YANGChao LIAOYuxin LUHaizhou YANAn CAIWeisi LIPengxu
作者单位：华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心,广州510640;广东技术师范大学机电学院,广州510665
刊名：材料工程
Journal：JournalofMaterialsEngineering
年，卷(期)：2024, 52(2)
分类号：TG146.2+3
关键词：NiTi形状记忆合金 功能特性 智能结构
Keywords：NiTishapememoryalloys functionalproperty intelligentstructure
机标分类号：TG139.6R622TB381
在线出版日期：2024年3月1日
基金项目：广东省重点领域研发计划项目，国家自然科学基金NiTi形状记忆合金的功能特性及其应用发展[
期刊论文] 材料工程--2024, 52(2)杨超 廖雨欣 卢海洲 颜安 蔡潍锶 李鹏旭NiTi形状记忆合金(shapememoryalloys,SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域.其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢...参考文献和引证文献
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NiTi形状记忆合金的功能特性及其应用发展 Functional properties of NiTi shape memory alloys and their application development
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