合金在低温下由于外力作用产生明显的残余变形，将其加热至某一温度以上，合金自动恢复其原始形状，这一特殊现象被称为形状记忆效应。形状记忆合金是能够记忆原始形状的一类金属智能材料。图 1-1所示为形状记忆效应的示意图 [1]。形状记忆合金的另一个重要特性是超弹性，其特征在于对处于高温相状态的合金施加外力，使其发生较大变形，外力撤除后合金恢复原始形状，此过程外界并不对合金输入热量。有关形状记忆效应的相关现象最早可追溯到1932年瑞典科学家Olander在 A u C d 合金中发现的类橡皮效应[2]。 1951年,Chang与 Read在 A u C d 合金单晶中观察到形状记忆效应[31，随后Burkart与 Read[4]以及Basinski与 Christian[5]也 在 InTl合金中观察到类似现象。在 2 0世 纪 5 0年代，C u Z n与 CuAINi合金也相继被发现具有形状记忆效应或超弹性[6]。然而，当时人们并未认识到上述现象的重要性 。1959年，美国海军军械实验室的Buehler等将近等原子比TiNi合金作为阻尼 材 料 开 发 研 宄 ，并 将 其 命 名 为 NiTiNOL(Nickel Titanium Naval OrdanceLaboratory)171 o 1963年，Buehler等偶然 在 N i T i N O L合金中观察到形状记忆效应的现象，并 将此现象命名为“形状记忆” [6’8]。这是形状记忆合金发展历史中具有里
程碑意义的事件。与 A u C d 和 InTl等合金相比较，近等原子比 TiNi合金在形状记忆效应、力学性能以及加工性能等诸多性能方面均具有明显优势。因此,TiNi形状记忆合金甫一出现即引发了研宄热潮。随后，以 FeMnSi为 代 表 的 F e 基形状记忆合金[9，,0], 以 N i M n G a 为代表的磁性形状记忆合金⑴]等新的合金体系不断涌现。据统计，目前具有不同特性的形状记忆合金的种类已达到五十多种。有关形状记忆效应详尽的早期发展历史可参考文献[6]、[7]。
经过长期努力，人们对形状记忆合金中诸多新奇现象已经有了深入了解，如单程形状记忆效应、双程形状记忆效应、超弹性以及生物相容性等。马氏体相变热力学、晶体学等基础理论也取得了长足的进展。近年来，各种新的加工技术，如磁控溅射112]、快速凝固1U】、高压扭转(high pressure torsion, H P T )[I4\ 等径角挤压(equal channel angular pressing, ECAP)[15]、电塑性加工|16]、增材制造1171 等均被用来处理形状记忆合金。多种新颖结构的形状记忆合金，如薄膜、薄带、多孔材料、超细晶材料等均获得了较充分的研究。随研宄的不断深入，人们发现了更多具有超常形状记忆性能的材料，如 TiNi基应变玻璃[18】、超弹性巨大的FeNiCoAlTaB合金[19]、超 弹 性 温度区 间高 达150°C的 F eM nAINi合金_ 、超大弹性应变和低弹性模量及高屈服强度的TiNi基复合材料[21]、功能 性 疲劳寿命 超过 107次 的 TiNiCu基合金薄膜【22]以及超轻M g S c 合金[23】等。
在形状记忆合金应用方面，1971年 美 国 Raychem公司开发了 TiNiFe形状记忆合金管接头，并将其成功应用于F-14A战斗机的钛液压管路[24]。这开启了形状记忆合金应用的序幕。四十余年来，人们根据形状记忆合金的各种特性发展了种类繁多的应用产品，并将其应用于航空航天、机械、能源、电子、医学和日常生活等领域，如管接头、解锁结构、振动隔离器、介入支架与牙齿矫形丝等，已经成功应用于紧固连接、卫星、结构振动、生物医用等诸多场合。随基础理论研宄的持续深入与新合金体系的不断发现，形状记忆合金的应用领域必将随之扩展。
程碑意义的事件。与 A u C d 和 InTl等合金相比较，近等原子比 TiNi合金在形状记忆效应、力学性能以及加工性能等诸多性能方面均具有明显优势。因此,TiNi形状记忆合金甫一出现即引发了研宄热潮。随后，以 FeMnSi为 代 表 的 F e 基形状记忆合金[9，,0], 以 N i M n G a 为代表的磁性形状记忆合金⑴]等新的合金体系不断涌现。据统计，目前具有不同特性的形状记忆合金的种类已达到五十多种。有关形状记忆效应详尽的早期发展历史可参考文献[6]、[7]。
经过长期努力，人们对形状记忆合金中诸多新奇现象已经有了深入了解，如单程形状记忆效应、双程形状记忆效应、超弹性以及生物相容性等。马氏体相变热力学、晶体学等基础理论也取得了长足的进展。近年来，各种新的加工技术，如磁控溅射112]、快速凝固1U】、高压扭转(high pressure torsion, H P T )[I4\ 等径角挤压(equal channel angular pressing, ECAP)[15]、电塑性加工|16]、增材制造1171 等均被用来处理形状记忆合金。多种新颖结构的形状记忆合金，如薄膜、薄带、多孔材料、超细晶材料等均获得了较充分的研究。随研宄的不断深入，人们发现了更多具有超常形状记忆性能的材料，如 TiNi基应变玻璃[18】、超弹性巨大的FeNiCoAlTaB合金[19]、超 弹 性 温度区 间高 达150°C的 F eM nAINi合金_ 、超大弹性应变和低弹性模量及高屈服强度的TiNi基复合材料[21]、功能 性 疲劳寿命 超过 107次 的 TiNiCu基合金薄膜【22]以及超轻M g S c 合金[23】等。在形状记忆合金应用方面，1971年 美 国 Raychem公司开发了 TiNiFe形状记忆合金管接头，并将其成功应用于F-14A战斗机的钛液压管路[24]。这开启了形状记忆合金应用的序幕。四十余年来，人们根据形状记忆合金的各种特性发展了种类繁多的应用产品，并将其应用于航空航天、机械、能源、电子、医学和日常生活等领域，如管接头、解锁结构、振动隔离器、介入支架与牙齿矫形丝等，已经成功应用于紧固连接、卫星、结构振动、生物医用等诸多场合。随基础理论研宄的持续深入与新合金体系的不断发现，形状记忆合金的应用领域必将随之扩展。