形状记忆合金（Shape memory alloy, SMA）是一类能够“记忆”其初始形状的合金材料，由于同时具有传感和驱动功能，是一种智能材料。SMA具有的两种特殊的宏观力学性能，形状记忆效应（Shape Memory Effect，简称SME）和超弹性（Super Elasticity，简称SE），都是由其内部的微观相变机制引起的。目前，SMA已经在工业、医学等领域得到了较为广泛的应用。

形状记忆效应是指SMA在环境温度低于其相变温度时，对其加载并卸载，卸载后存在残余应变，此时对SMA进行加热，就可以使残余应变消失，SMA完全恢复到加载前的形状（见图1）。若将形状记忆合金丝和驱动负载，负载作为偏置载荷将SMA丝拉长，而SMA丝加热后又会将负载提升，形成驱动循环，如下视频所示。

图1 形状记忆效应示意图

TiNi形状记忆合金材具有较大的电阻率，甚至可以当成电热丝使用，因此可以直接对TiNi形状记忆合金丝加热，使其温度升高发生变形，我公司的记忆金属分离螺母、拔销/推销器等产品就是采用电流直接加热的办法驱动记忆金属丝。如下视频所示，在直接通电情况下记忆金属丝能发热产生相变从而发生变形。

超弹性是指当SMA处于较高环境温度时，对其施加应力使其发生较大变形，当应力释放后，SMA仍能恢复到变形前的初始形状的现象，如图2所示。

图2 超弹性示意图

利用超弹性特性，SMA可用在很多需要大变形或大阻尼的结构中。典型的超弹性应力—应变曲线如图2所示，其应力应变曲线形成滞回圈，耗散机械加载的能量，因此SMA具有良好的阻尼特性。NiTi记忆合金的比阻尼可达15%~20%，CuZnAl记忆合金的比阻尼高达30%~85%，是优秀的阻尼材料。利用形状记忆合金的超弹性特性，可以将SMA材料做成心脏支架，这种支架具有非常强的抗变形能力，如下视频所示。

形状记忆合金的上述宏观力学性能是由其微观相变引起的，如图3所示，在低温状态下，SMA材料内部呈现孪晶马氏体相，在温度升高到其相变温度As（奥氏体相变开始温度点）以上时，材料开始发生固—固相变，从马氏体变成奥氏体，直到温度高于Af （奥氏体相变结束温度点）以上后，相变结束。铜基形状记忆合金材料发生相变时其内部晶体结构变化如下视频所示。

图3 微观相变示意图