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第1章 形状记忆效应 1

1.1 绪言 1

1.2 马氏体相变与形状记忆效应 2

1.2.1 马氏体相变 2

1.2.2 形状记忆效应 4

1.2.3 热弹性马氏体相变 5

1.2.4 伪弹性及超弹性 8

1.3 形状记忆效应的机制 10

1.3.1 晶体材料呈现形状记忆效应的条件 10

1.3.2 具热弹性相变合金中形状记忆效应的机制 11

1.3.3 具半热弹性相变合金中形状记忆效应的机制 12

1.4 磁控形状记忆材料 13

1.5 聚合物的形状记忆效应 14

参考文献 15

第2章 Ni-Ti形状记忆合金 18

2.1 相结构和相变 18

2.1.1 Ni-Ti合金的相图与B2相的分解 18

2.1.2 Ni-Ti合金中的马氏体相变 23

2.1.3 马氏体相B19'和R相的晶体结构 26

2.1.4 富镍Ni-Ti合金时效析出马氏体相变的影响 31

2.2 Ni-Ti合金的力学行为 34

2.2.1 应力-应变曲线 34

2.2.2 形状记忆效应和超弹性 36

2.2.3 超弹性变形时显微组织演化 44

2.2.4 与R相变有关的形状记忆效应和伪弹性 47

2.3 Ni-Ti-X三元形状记忆合金 49

2.3.1 加入第三元素对Ni-Ti合金马氏体相变温度的影响 49

2.3.2 Ni-Ti-Cu窄滞后形状记忆合金 50

2.3.3 Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金 54

2.3.4 Ni-Ti-X高温形状记忆合金 61

2.4 形变对Ni-Ti系合金马氏体相变的影响 67

2.4.1 应力和应变诱发马氏体相变 67

2.4.2 形变马氏体的组织形态和亚结构 72

2.4.3 形变马氏体的界面结构 76

2.4.4 形变马氏体的稳定性和逆转变 80

2.5 Ni-Ti形状记忆合金的工程应用 85

2.5.1 连接紧固件 85

2.5.2 驱动元件 89

2.5.3 超弹性元件的工程应用 92

2.6 Ni-Ti形状记忆合金薄膜 93

参考文献 96

第3章 铜基开头记忆合金 105

3.1 β-型铜基形状记忆合金 105

3.1.1 种类 105

3.1.2 铜基形状记忆合金的晶体结构 106

3.1.3 铜基形状记忆合金的相图 111

3.1.4 相变温度与成分的关系 117

3.2 铜基开头记忆合金的力学行为 120

3.3 影响铜基合金形状记忆效应的因素 125

3.3.1 母相有序度对Ms和SME的影响 125

3.3.2 母相晶粒度对Ms和SME的影响 132

3.3.3 形变度对形状记忆效应的影响 137

3.4 铜基形状记忆合金的时效效应 142

3.4.1 母相时效 142

3.4.2 马氏体状态时效 146

3.4.3 两相区时效 155

3.5 铜基形状记忆合金的循环效应 156

3.5.1 热循环效应 156

3.5.2 伪弹性循环 161

3.5.3 热机械循环 162

3.5.4 铜基形形状记忆合金的疲劳寿命 166

3.6 铜基形状记忆合金存在的问题和新合金的开发 170

3.6.1 存在的问题和改进 170

3.6.2 新合金的开发 177

3.6.3 铜基形状记忆合金的性能及与Ni-Ti合金的比较 184

参考文献 187

第4章 铁基形状记忆合金 195

4.1 绪言 195

4.2 Fe-Ni-Co-Ti(-Al)形状记忆合金 196

4.2.1 γ-α薄片状马氏体相变 196

4.2.2 万分及时效对热滞的影响 197

4.2.3 Fe-Ni-Co-Ti(-Al)合金的开头记忆效应 199

4.3 Fe-Ni-C, Fe-Ni-Co-Al和Fe-Ni-Nb形状记忆合金 202

4.4 Fe-Mn-Si基形状记忆合金 204

4.4.1 Fe-Mn-Si基合金中面心立方γ-密排六方ε马氏体相变 205

4.4.2 影响Fe-Mn-Si基合金形状记忆效应的因素 210

4.4.3 新型Fe-Mn-Si基形状记忆合金 238

4.5 铁基形状记忆合金的应用 240

参考文献 241

第5章 Fe-Al基及Au-Cd贵金属形状记忆合金 249

5.1 引言 249

5.2 二元Ni-Al合金中马氏体相变 251

5.2.1 二元Ni-Al相图 251

5.2.2 3R(2M)Ni-Al马氏体的晶体结构及相变晶体学关系 252

5.2.3 7R(14M)马氏体晶体结构及相变晶体学关系 255

5.3 Ni-Al单晶体的形状记忆效应 257

5.4 合金元素对Ni-Al合金形状记忆效应的影响 257

5.4.1 微合金元素硼(B)及钕(Nd) 257

5.4.2 合金元素铁(Fe)及锰(Mn) 259

5.5 时效对Ni-Al基合金相变与形状记忆效应的影响 262

5.5.1 Ni-Al合金时效析出相 262

5.5.2 Ni5-Al3相析出动力学 263

5.5.3 时效Ni-Al-Fe合金形状记忆性能 264

5.6 Au-Cd形状记忆合金 267

5.6.1 Au-Cd合金马氏体相变 267

5.6.2 Au-Cd合金的类像皮效应 267

参考文献 270

第6章 形状记忆陶瓷 275

6.1 粘弹性性形状记忆效应 275

6.2 氧化锆基陶瓷的形状记忆效应 278

6.2.1 氧化锆基陶瓷中的马氏体相变 279

6.2.2 影响马氏体点的因素 281

6.2.3 氧化锆基陶瓷的形状记忆效应 285

6.3 电场诱发相变与形状记忆效应 296

6.3.1 陶瓷材料中的电场诱发相变 296

6.3.2 电场诱发相变的基本性质 299

6.3.3 形状记忆陶瓷的应用 304

参考文献 307

第7章 能记忆形状的聚合物 310

7.1 聚合物形状记忆研究的概况 310

7.2 聚合物的形变和回复 311

7.2.1 聚合物结构的特征 311

7.2.2 多重转变 314

7.2.3 粘弹性 316

7.3 聚合物的热响应形状记忆 318

7.3.1 热致感应型形状记忆高分子 318

7.3.2 冷变形成型的SMP 329

7.3.3 形状记忆效果 330

7.4 聚合物形状记忆对其他物理刺激的响应 331

7.4.1 光致感应型SMP 331

7.4.2 化学感应型SMP 336

7.4.3 构造规则凝胶形成的SMP材料 338

参考文献 340

第8章 形状记忆合金的力学行为及其在智能结构中的应用 341

8.1 形状记忆合金的力学行为 341

8.2 形状记忆合金的力学性能 348

8.2.1 拉伸 349

8.2.2 压缩 349

8.2.3 疲劳 352

8.3 形状记忆合金的本构关系 353

8.3.1 形状记忆合金的热滞回线 353

8.3.2 形状记忆合金本构关系模型的建立 354

8.3.3 形状记忆合金复合材料模型的建立 359

8.4 Ni-Ti形状记忆合金的驱动特性 361

8.4.1 模型的建立 361

8.4.2 Ni-Ti记忆合金储能、耗能、输出功与温度、预应变关系 364

8.4.3 Ni-Ti合金热—机循环过程中应力—应变—温度关系 366

8.5 形状记忆合金的阻尼特性 368

8.6 形状记忆合金复合材料及其智能属性 371

8.6.1 Ni-Ti合金丝复合材料 371

8.6.2 Ni-Ti形状记忆合金颗粒复合材料 376

8.7 形状记忆合金的应用 378

8.7.1 Ni-Ti记忆合金复合材料提高冲击韧性 378

8.7.2 Ni-Ti记忆合金抑制裂纹的产生和扩展 380

8.7.3 Ni-Ti记忆合金主动控制振动 382

8.7.4 形状记忆合金良好的“自适应”耐疲劳磨损 383

参考文献 384

第9章 镍钛形状记忆合金的制备与加工 386

9.1 镍钛形状记忆合金的制备 386

9.2 镍钛基合金的热加工和冷加工 390

9.3 镍钛基合金的成型和形状记忆处理 393

9.3.1 单向形状记忆处理 393

9.3.2 双程形状记忆处理 397

9.3.3 Ni-Ti合金的超弹性工艺 397

参考文献 400

第10章 Ni-Ti形状记忆合金在医学领域中应用 401

10.1 前言 401

10.2 医用Ni-Ti记忆合金的特点及性能 402

10.2.1 医用Ni-Ti记忆合金性能 403

10.2.2 Ni-Ti记忆合金的生物相容性 404

10.2.3 Ni-Ti记忆合金的耐蚀性 409

10.2.4 Ni-Ti记忆合金生物学评价 410

10.2.5 溶出原子情况 410

10.3 Ni-Ti记忆合金的临床应用 413

10.3.1 Ni-Ti记忆合金在牙科的应用 413

10.3.2 Ni-Ti记忆合金在整形外科中的应用 419

10.3.3 神经外科领域的应用 425

10.3.4 心血管方面 426

10.3.5 内支架的研究和发展 428

10.4 发展前景 436

参考文献 437