第一篇：國內銅基形狀記憶合金研究與應用概況(智能傳輸材料系列之一)

智能傳輸材料系列之一

國內銅基形狀記憶合金研究與應用概況

一、概述

銅基形狀記憶合金因制造加工容易，價格便宜，具有良好的記憶性能，相變點在一點溫度范圍內可調節等優點，成為形狀記憶合金領域研究和使用的熱點。

銅基形狀記憶合金主要由銅-鋅（Cu-Zn）和銅-鋁（Cu-Al）兩個二元系發展而來。現在通過第三元素加入，有效地提高形狀形狀記憶合金的相變溫度，發展出一系列Cu-Zn-X，Cu-Al-X（X為其他金屬元素）三元合金。經梳理，現已發現具有形狀記憶效應的合金至少有以下幾種：

銅-鋅（Cu-Zn）、銅-鋁（Cu-Al）、銅-鋅-鋁（Cu-Zn-Al）、銅-鋅-鎳（Cu-Zn-Ni）、銅-鋅-錳（Cu-Zn-Mn）、銅-鋅-鈹（Cu-Zn-Be）、銅-鋅-錫（Cu-Zn-Sn）、銅-鋅-硅（Cu-Zn-Si）、銅-鋅-鍺（Cu-Zn-Ge）、銅-鋁-鎳（Cu-Al-Ni）等。

其中銅-鋅-鋁、銅-鋅-鎳已商品化，銅-鋅-錳、銅-鋅-鈹正在商品化。

二、科研實力分析

以下從2015、2014、2013年以來在國內期刊發表文章及在國家知識產權局申請與授權專利兩個方面具體分析銅基形狀記憶合金各高校、科研院所與企業的研究與應用情況。

從知網、維普、萬方數據庫關鍵詞“銅&（且）形狀記憶合金” 搜索結果來看，表1：

領域與方向 冶金工程 機械工程 核科學與技術 土木工程 兵器科學與技術 航空宇航 建筑學 臨床醫學 化學工程與技術 力學 化學 物理 其他 2015年（篇）28 12 11 8 319 5 7 46 141

2014年（篇）98 52 21 1912 13 52 1631-61 40 89 49 52 180 879 注：因2015年部分期刊還未刊登電子版，檢索會不全面。

從核心文章被引用次數及文章數目來看，集中在中南大學（譚樹松，22篇，被引99次）、西北有色金屬研究院（楊冠軍，121篇，被引817次）、廣東工業大學（黎沃光，53篇，被引344次）、華中理工大學（鄒靜，15篇，被引136次）、哈爾濱工業大學（雷廷權、趙連城）、上海交通大學（徐祖耀）、大連理工大學（楊大智、梁成浩）、江蘇大學等。另外，中南大學出版目前國內唯一專門圖書《銅基形狀記憶合金材料》。

從上述高校及科研院所進一步檢索，2015年以來，中南大學（含合并前中南工業大學）發163篇，西北有色金屬研究院151篇，清華大學123篇，浙江大學114篇，華中理工大學101篇，北京科技大學56篇，哈爾濱工業大學59篇，江蘇大學39篇。本省合肥工業大學35篇。

截止2016年2月4日，從國家知識產權局專利檢索關鍵詞“銅形狀記憶合金” 搜索結果來看，總合計專利8件。表2：

申請日期

2015.5.12 2015.02.04 2012.08.30 2011.08.03 2008.01.24 2007.10.24 2005.12.22 1990.05.31

專利名稱

一種銅基形狀記憶合金及其制備方法和用途 多孔銅基形狀記憶合金的等徑角擠扭法制備工藝 多孔銅基形狀記憶合金基阻尼復合材料的制備方法 高性能銅基形狀記憶合金材料

連續鑄造銅基形狀記憶合金絲的設備及其方法

熱型連鑄獲得的銅基形狀記憶合金的超彈記憶熱處理方法 寬滯后銅基形狀記憶合金管接頭制備方法 銅基形狀記憶合金

申請（專利）人

無錫源創機械科技有限公司 九江學院 河北工業大學

界首市楓慧金屬有限公司 黎沃光

江陰中裕科技發展有限公司 中南大學

甘肅省機械科學研究院

截止2016年2月4日，從國家知識產權局專利檢索關鍵詞“銅基記憶” 搜索結果來看，總合計專利7件。表3：

申請日期

2015.05.19 2015.05.19 2013.08.16 2013.08.09 2013.08.04 2013.08.04 2013.03.29

專利名稱

一種銅基記憶合金補貼管及其制備方法、補貼方法和用途 一種銅基記憶合金補貼管

提高Ms為66℃的銅基記憶合金滯回耗能的熱處理工藝 銅基記憶合金在酸性介質下滾動磨損性能的熱處理方法 Ms為130℃的銅基記憶合金滯回耗能的熱處理工藝 提高冷熱循環下銅基記憶合金塑性滯回耗能的熱處理工藝 一種制備銅基記憶合金的分級淬火工藝

申請（專利）人

無錫源創機械科技有限公司 無錫源創機械科技有限公司 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司 鎮江憶諾唯記憶合金有限公司 合肥工業大學；界首市楓慧金屬有限公司

截止2016年2月4日，從國家知識產權局專利檢索關鍵詞“銅-鋅-鋁” 搜索結果來看，總合計專利1件。

表4：

申請日期

1990.01.05

專利名稱

可加工成型的金-銅-鋅-鋁形狀記憶合金及其制造方法

申請（專利）人

中山大學

截止2016年2月4日，從國家知識產權局專利檢索關鍵詞“銅-鋁” 搜索結果來看，總合計專利1件。

表5：

申請日期

2007.07.20

專利名稱

銅-鋁-錳-鈹記憶超彈性合金及其生產方法

申請（專利）人

江陰中裕科技發展有限公司

三、相關高校與企業概況及研究方向

1、中南大學

中南大學由原湖南醫科大學、長沙鐵道學院與中南工業大學于2000年4月合并組建而成。而中南工業大學是中國有色金屬工業總公司直屬高校，在有色金屬科研領域有著雄厚的實力。該校材料科學與工程學院，擁有材料科學與工程國家一級重點學科，及三個3個國家二級重點學科，并與粉末冶金研究院共建“粉末冶金國家重點實驗室”和“輕質高強國防重點實驗室”，擁有教育部“有色金屬材料科學與工程重點實驗室”和湖南省“有色、稀有金屬材料科學與工程重點實驗室”以及科技部“中俄新材料產業化技術中心”和“中澳輕金屬國際研究中心”，并于2013年首批進入國家2011協同創新中心計劃。現有中國科學院院士1人，中國工程院院士3人，“973計劃”項目首席科學家2人次、外專千人學者、千人學者3人。學院在院博士后、博士生、碩士生近1000人。

從搜索文章及專利分析，該校在銅基形狀記憶合金領域研究方向集中在冶金工程方面，尤其是制備、高溫及相變研究、耐熱性、繼電器用彈性減振復合板、彈簧元件等。

2、西北有色金屬研究院

西北有色金屬研究院是我國重要的稀有金屬材料研究基地和行業技術開發中心、是國內稀有金屬科研生產基地、稀有金屬材料加工國家工程研究中心、金屬多孔材料國家重點實驗室、超導材料制備國家工程實驗室、中國有色金屬工業西北質量監督檢驗中心、層狀金屬復合材料國家地方聯合工程研究中心等的依托單位，地處西安。現有資產總值65.97億元，正式職工2977人，中國工程院院士1人，教授、高工200多人。

該院已成為一個由具有較強綜合科技實力的國家級重點研究院、工程研究中心和若干產業化公司組成的大型科技集團，形成了基礎研究、工程化和產業化“三位一體”的發展模式。已組建了15個研究所及中心，建設了23個和省級研究中心及平臺，共獲得1100余項科研成果獎和860項專有與專利技術。同時，研究院加強成果轉化及工程化工作，共開發試制新產品10000多項。還十分注重科技產業化進程，發起組建了25個控股參股的高新技術企業，形成了國內最大的稀有金屬新材料科研、生產基地。2014年全院綜合收入76.32億元。

從搜索文章及專利分析，該院在銅基形狀記憶合金領域研究方向集中在冶金與機械工程方面，尤其是汽車上使用、軋制、熱處理、記憶薄膜、相變、時效及熱循環、及稀有金屬的添加對銅基形狀記憶合金的影響。

3、清華大學

清華大學材料學院師資力量雄厚，現有教授/研究員44人（含兩院院士7人，千人計劃5人）。學院設有新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室﹑先進材料教育部重點實驗室﹑先進成形制造教育部重點實驗室、北京電子顯微鏡中心、“先進材料”國家實驗教學示范中心、材料科學與工程研究院中心實驗室等國內一流的教學科研平臺。

清華大學的銅基形狀記憶合金研究側重于醫學及核科學與技術。

4、浙江大學 浙江大學材料科學與工程學院現有一個國家一級重點學科，并建有硅材料國家重點實驗室、表面與結構改性無機功能材料教育部工程研究中心、浙江省電鏡中心、浙江省電池新材料與應用技術研究重點實驗室、浙江省新型信息材料技術研究重點實驗室。有中國科學院院士2人，國家千人計劃專家5人，浙江省特級專家3人，教育部“長江學者” 4人、國家杰出青年基金獲得者6人。

浙江大學的研究側重于合金的記憶性能、合金彈簧元件形狀記憶衰減、耐腐蝕性、力學性能、傳感器技術、溫控閥門、密封件等。

5、合肥工業大學

該校材料學院擁有一級學科博士點及3 個安徽省重點學科。學院擁有有色金屬與加工技術國家地方聯合工程研究中心，教育部高性能銅合金材料及成形加工工程研究中心、機械工業銅合金及成形加工重點實驗室、安徽省有色金屬成形加工工程實驗室、安徽省粉末冶金工程技術研究中心、安徽省先進功能材料與器件重點實驗室等6 個學科基地。其中教授、研究員31 人，其中有教育部長江學者特聘教授1 人，國家優秀青年基金獲得者1 人。

合肥工業大學的研究側重在先進電子功能材料方面，相變內耗、熱處理、耐熱性、力學性能、焊接等。

6、安徽界首市楓慧金屬有限公司

安徽楓慧金屬股份有限公司是一家以生產鋁板、涂層鋁卷、鋁塑復合板以及高性能銅基形狀記憶合金、高強度鋁合金研發為主的現代化企業，2007年公司建成投產，總投資8000萬元。現已建成標準生產廠房及配套車間28000平方米，年可生產、加工各種鋁板帶5萬噸，以及涂層鋁卷、鋁塑復合板等8萬噸，年出口創匯1億美元。二期項目實施后可年產3萬噸鋁板帶和鋁箔高效生產項目及“新型高性能形狀記憶合金材料及元件”研發項目。

7、無錫創源機械有限公司

公司始創于1985年，主要從事自動扣壓機、液壓油管總成的專業生產企業，該公司在液壓系統和氣動自動化領域里有相當的設計和制造經驗，產品遠銷全球36國家和地區。