马氏体在外力下变形成 某一特定形状，加热时 已发生形变的马氏体会 回到原来奥氏体状态， 这就是宏观形状记忆现 象，如右图所示。
图6 形状记忆效应 过程的示意图
形状恢复完全可逆需具备以下条件：
马氏体相变是热弹性的； 母相和马氏体呈现有序的点阵结构； 马氏体点阵的不变切变为孪生，亚结构为孪晶或
在TiNi合金中掺杂Au或Pt可以显著提高合金的相变温度，使之 成为高温形状记忆合金，加入Nb可以使相变热滞增大到140℃ ，而加入Cu后相变热滞则锐减至4 ℃。
另一方面，随着材料先进制备技术的飞速发展，纳米化处理也 越来越多地应用于形状记忆合金中。
形状记忆合金使用中的问题
形状记忆合金并不是无论承受怎样的变形只 要受热就能恢复原状，有时可残留永久变形。
☞中温处理是将轧制或拉丝加工后充分加工硬化的合 金成形成给定形状，在400-500℃温度下保温几分钟 到几小时，使之记住形状的方法。
此方法由于工艺简单而被广泛采用。
☞低温处理是在高于800℃的温度下保温后进行完全 退火，然后在室温下制成特定形状，在200-300℃ 的低温下保温一定时间，以记忆其形状的方法。
通过记忆训练(强制变形)获得双程记忆能力：
先获得单程记忆效应，记忆高温相的形状； 随后在低于Ms温度，根据需要形状进行一定限度的可恢复变
形； 加热到As以上温度，试样恢复到高温态形状后，又降低到Ms
以下，再变形试件，使之成为低温所需形状； 如此反复多次后，就可获得双向记忆效应。
TiNi合金全程记忆处理
形状记忆效应：具有一定形状的固体材料(通常是 具有热弹性马氏体相变的材料)，在某一温度下( 处于马氏体状态Mf)进行一定限度的塑性变形后， 通过加热到某一温度(通常是该材料马氏体完全消 失温度Af)上时， 材料恢复到变形前的初始形状。
形状记忆效应原理
形状记忆合金在一定范 围内发生塑性变形后， 经加热到某一温度后能 够恢复变形，实质是热 弹性马氏体相变。
Fe基合金价格低，加工性能好，力学强度高，在应用方 面具有明显的竞争优势，但其形状记忆效应不是很好。
表2 TiNi合金与CuZnAl合金性能对比
合金类型
TiNi合金
CuZnAl合金
恢复应变
最大8%
最大4%
恢复应力
最大400MPa
最大200MPa
循环寿命 耐蚀性 加工性
105(ε=0.02) 107(ε=0.005)
为保持良好形状记忆特性，形变量不能超过 一定值。
循环使用次数少时，TiNi合金约为6％，CuZnAl 合金约为2％；
层错； 马氏体相变在晶体学上是可逆的。
随着形状记忆材料研究的不断深入，发现不完全 具备上述条件的合金也可以显示形状记忆效应。
温度场可以诱导形状记忆效应，磁场、应力场等 也可诱导马氏体相变，出现形状记忆效应。
Magnetic field
图7 传统热诱导形状记忆合金 图8 磁诱导形状记忆合金
形状记忆处理
形状记忆合金的制备通常是先制备合金锭，之后 进行热轧、模锻、挤压，然后进行冷加工。
为把形状记忆合金用做元件，有必要使它记住给 定形状。
形状记忆处理(一定的热处理)是实现合金形状记 忆功能方面不可或缺，至关重要的一环。
TiNi合金单程形状记忆处理
单程记忆处理方法有三种 中温处理 低温处理 时效处理
TiNi合金是目前形状记忆合金中研究最全面、记忆 性能最好的合金材料。
TiNi合金强度高、塑性大、耐蚀性好、稳定性好，具有 优异的生物相容性
在医学上的应用是其它形状记忆合金不能替代的
形状记忆合金的经济性是一个重要因素。
Cu基合金的记忆性能、耐蚀性能、力学性能等都比TiNi 合金差，但价格仅为TiNi合金的l/10，在性能要求不高、 反复使用次数少，特别是要降低成本的情况下使用；
良好
不良
102(ε=0.02) 103(ε=0.005) 不良，有应力腐蚀破
坏
不太好
记忆处理
较易
相当难
形状记忆效应
形状记忆合金的形状 记忆效应按形状恢复 情况可以分为三类：
单程形状记忆效应
冷却
双程形状记忆效应
全程记忆效应
图10 形状记忆效应的三种形式 (a)单程(b)双程(c)全程
由于在完全退火的软状态下进行加工，有利于合金记住 复杂形状或曲率很小的形状。
☞时效处理是一种在800-1000℃温度下固溶处理后进 行淬火，然后在400-500℃的温度下进行几小时时 效处理的方法。
只对Ni含量高于50.5at％的富Ni合金有效。
TiNi合金双程记忆处理
合金具有双程记忆效应是因为合金中存在方向性的应 力场或晶体缺陷，相变时马氏体容易在这种缺陷处形 核，同时发生择优生长。
（a）马氏体状态下未变形
（b）马氏体状态下已变形 （c）放入热水中，高温下恢复奥氏体状态，形状完全恢复
图11 单程TiNi记忆合金弹簧的动作变化情况
没再次放入热水后
图12 双程CuZnAl记忆合金花的动作变化情况
图13 TiNi合金的全程记忆效应（100℃-室温） 图14 TiNi合金的全程记忆效应（低温-100℃）
合金成分
呈现形状记忆效应的合金，其基本合金系就有10种 以上，如果把相互组合的合金或者添加适当元素的 合金都算在内，则有100种以上。
得到实际应用的只有Ti基合金、Cu基合金以及Fe基 合金。
其余合金则因为有些化学成分不是常用元素而导致 价格昂贵，或者有些只能在单晶状态下使用，不适 于工业生产。
全程记忆效应的出现是由于与基体共格的Ti11Ni14 析出相产生的某种固定的内应力所导致，
应力场控制了马氏体可逆相变的路径，使马氏体的可 逆相变按固定路径进行。
全程记忆处理的关键是限制性时效，必须根据需 要选择合适的约束时效工艺。
形状记忆合金的其他处理
改变合金成份的配方比例，可以调节记忆合金的唤醒温度。例 如在制造NiTi记忆合金时，如使两种成分对半掺，唤醒温度为 80℃，如把Ni的配合比例减少千分之一，而将Ti增加千分之一 ，则唤醒温度降为70℃，当NiTi之比为45.5∶54.3时，唤醒温 度恰巧是0℃。