NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展

杨超1，廖雨欣1，卢海洲1，2，颜安1，蔡潍锶1，李鹏旭1 （1 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心；2 广东技术师范大学机电学院）

摘要：NiTi 形状记忆合金（shape memory alloys， 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NiTi SMAs 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NiTi SMAs 的功能，研究者们不断开发NiTi SMAs 相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展 NiTi SMAs 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NiTi SMAs 的功能特性、关注问题和应用领域。同时，也对 NiTi SMAs 阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后，展望了NiTi SMAs 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NiTi SMAs 在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此，推动NiTi SMAs 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。

关键词：NiTi 形状记忆合金；功能特性；智能结构