记忆合金新材料：神奇的功能材料

形状记忆合金在发生了塑性变形后，加热到一定温度，还可以恢复原状。

合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经过一定方法所合成的具有金属特性的物质。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。中国是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝青铜（铜锡合金）工艺就已非常发达。我们常听到的有铝合金、钛合金等，但是，有一种类型的合金具有神奇的“记忆”本领，称为形状记忆合金，这你知道吗？

一般的金属材料在外力作用下会产生永久性的塑性变形。但是形状记忆合金在发生了塑性变形后，加热到一定温度，还可以恢复原状。

1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应。1963年，美国海军军械研究所的研究人员在一项实验中需要一些镍钛合金丝，但他们拿到的合金丝都是弯弯曲曲的，不符合实验要求。于是，他们就把这些细丝拉直。但是在实验中，当温度升到一定值的时候，这些被拉直的合金丝又突然恢复到原来弯曲的形状。他们反复做了多次试验，结果都一样。后来还陆续发现，某些其他合金也有类似的功能。

记忆合金（网络图）

原来，在这类记忆合金中，金属原子按一定的方式排列起来。这些金属原子受到一定的外力作用时，可以离开自己原来的位置到另一个位置去。当这些合金受热升温后，由于获得了一定的能量，这种金属原子又会回到原来的位置。这就是记忆合金在加热到一定温度后又恢复原状的原因。

事实上，每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度。在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到转变温度以下，人为地改变其形状后再加热到转变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。

形状记忆合金最早的应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8%，装配时将这种套管从液氮取出，把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适合用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。

记忆合金的用处（网络图）

记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日，“阿波罗”11号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米的天线，用以向地球发送和接受信息。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放到月球上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线恢复成了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。

除了航空业，形状记忆合金已广泛用于医学和生活各个领域。作为一类新兴的功能材料，很多新用途正不断被开发，例如用记忆合金制作的眼镜架，如果不小心被碰弯曲了，只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状；不久的将来，汽车的外壳也可以用记忆合金制作，不小心碰瘪了，只要用电吹风加温就可恢复原状。

目前世界上已经有铜锌、金镉、镍铝等20多种具有记忆功能的合金，不仅单次“记忆”能力几乎可达到百分之百，即恢复到和原来一模一样的形状，更可贵的是，这种“记忆”本领即使施展500万次以上也不会导致材料断裂。

作者：gg