国内铜基形状记忆合金研究与应用概况(智能传输材料系列之一)

第一篇：国内铜基形状记忆合金研究与应用概况(智能传输材料系列之一)

智能传输材料系列之一

国内铜基形状记忆合金研究与应用概况

一、概述

铜基形状记忆合金因制造加工容易，价格便宜，具有良好的记忆性能，相变点在一点温度范围内可调节等优点，成为形状记忆合金领域研究和使用的热点。

铜基形状记忆合金主要由铜-锌（Cu-Zn）和铜-铝（Cu-Al）两个二元系发展而来。现在通过第三元素加入，有效地提高形状形状记忆合金的相变温度，发展出一系列Cu-Zn-X，Cu-Al-X（X为其他金属元素）三元合金。经梳理，现已发现具有形状记忆效应的合金至少有以下几种：

铜-锌（Cu-Zn）、铜-铝（Cu-Al）、铜-锌-铝（Cu-Zn-Al）、铜-锌-镍（Cu-Zn-Ni）、铜-锌-锰（Cu-Zn-Mn）、铜-锌-铍（Cu-Zn-Be）、铜-锌-锡（Cu-Zn-Sn）、铜-锌-硅（Cu-Zn-Si）、铜-锌-锗（Cu-Zn-Ge）、铜-铝-镍（Cu-Al-Ni）等。

其中铜-锌-铝、铜-锌-镍已商品化，铜-锌-锰、铜-锌-铍正在商品化。

二、科研实力分析

以下从2015、2014、2013年以来在国内期刊发表文章及在国家知识产权局申请与授权专利两个方面具体分析铜基形状记忆合金各高校、科研院所与企业的研究与应用情况。

从知网、维普、万方数据库关键词“铜&（且）形状记忆合金” 搜索结果来看，表1：

领域与方向 冶金工程 机械工程 核科学与技术 土木工程 兵器科学与技术 航空宇航 建筑学 临床医学 化学工程与技术 力学 化学 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年部分期刊还未刊登电子版，检索会不全面。

从核心文章被引用次数及文章数目来看，集中在中南大学（谭树松，22篇，被引99次）、西北有色金属研究院（杨冠军，121篇，被引817次）、广东工业大学（黎沃光，53篇，被引344次）、华中理工大学（邹静，15篇，被引136次）、哈尔滨工业大学（雷廷权、赵连城）、上海交通大学（徐祖耀）、大连理工大学（杨大智、梁成浩）、江苏大学等。另外，中南大学出版目前国内唯一专门图书《铜基形状记忆合金材料》。

从上述高校及科研院所进一步检索，2015年以来，中南大学（含合并前中南工业大学）发163篇，西北有色金属研究院151篇，清华大学123篇，浙江大学114篇，华中理工大学101篇，北京科技大学56篇，哈尔滨工业大学59篇，江苏大学39篇。本省合肥工业大学35篇。

截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜形状记忆合金” 搜索结果来看，总合计专利8件。表2：

申请日期

2015.5.12 2015.02.04 2012.08.30 2011.08.03 2008.01.24 2007.10.24 2005.12.22 1990.05.31

专利名称

一种铜基形状记忆合金及其制备方法和用途 多孔铜基形状记忆合金的等径角挤扭法制备工艺 多孔铜基形状记忆合金基阻尼复合材料的制备方法 高性能铜基形状记忆合金材料

连续铸造铜基形状记忆合金丝的设备及其方法

热型连铸获得的铜基形状记忆合金的超弹记忆热处理方法 宽滞后铜基形状记忆合金管接头制备方法 铜基形状记忆合金

申请（专利）人

无锡源创机械科技有限公司 九江学院 河北工业大学

界首市枫慧金属有限公司 黎沃光

江阴中裕科技发展有限公司 中南大学

甘肃省机械科学研究院

截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜基记忆” 搜索结果来看，总合计专利7件。表3：

申请日期

2015.05.19 2015.05.19 2013.08.16 2013.08.09 2013.08.04 2013.08.04 2013.03.29

专利名称

一种铜基记忆合金补贴管及其制备方法、补贴方法和用途 一种铜基记忆合金补贴管

提高Ms为66℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺 铜基记忆合金在酸性介质下滚动磨损性能的热处理方法 Ms为130℃的铜基记忆合金滞回耗能的热处理工艺 提高冷热循环下铜基记忆合金塑性滞回耗能的热处理工艺 一种制备铜基记忆合金的分级淬火工艺

申请（专利）人

无锡源创机械科技有限公司 无锡源创机械科技有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 镇江忆诺唯记忆合金有限公司 合肥工业大学；界首市枫慧金属有限公司

截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜-锌-铝” 搜索结果来看，总合计专利1件。

表4：

申请日期

1990.01.05

专利名称

可加工成型的金-铜-锌-铝形状记忆合金及其制造方法

申请（专利）人

中山大学

截止2016年2月4日，从国家知识产权局专利检索关键词“铜-铝” 搜索结果来看，总合计专利1件。

表5：

申请日期

2007.07.20

专利名称

铜-铝-锰-铍记忆超弹性合金及其生产方法

申请（专利）人

江阴中裕科技发展有限公司

三、相关高校与企业概况及研究方向

1、中南大学

中南大学由原湖南医科大学、长沙铁道学院与中南工业大学于2000年4月合并组建而成。而中南工业大学是中国有色金属工业总公司直属高校，在有色金属科研领域有着雄厚的实力。该校材料科学与工程学院，拥有材料科学与工程国家一级重点学科，及三个3个国家二级重点学科，并与粉末冶金研究院共建“粉末冶金国家重点实验室”和“轻质高强国防重点实验室”，拥有教育部“有色金属材料科学与工程重点实验室”和湖南省“有色、稀有金属材料科学与工程重点实验室”以及科技部“中俄新材料产业化技术中心”和“中澳轻金属国际研究中心”，并于2013年首批进入国家2011协同创新中心计划。现有中国科学院院士1人，中国工程院院士3人，“973计划”项目首席科学家2人次、外专千人学者、千人学者3人。学院在院博士后、博士生、硕士生近1000人。

从搜索文章及专利分析，该校在铜基形状记忆合金领域研究方向集中在冶金工程方面，尤其是制备、高温及相变研究、耐热性、继电器用弹性减振复合板、弹簧元件等。

2、西北有色金属研究院

西北有色金属研究院是我国重要的稀有金属材料研究基地和行业技术开发中心、是国内稀有金属科研生产基地、稀有金属材料加工国家工程研究中心、金属多孔材料国家重点实验室、超导材料制备国家工程实验室、中国有色金属工业西北质量监督检验中心、层状金属复合材料国家地方联合工程研究中心等的依托单位，地处西安。现有资产总值65.97亿元，正式职工2977人，中国工程院院士1人，教授、高工200多人。

该院已成为一个由具有较强综合科技实力的国家级重点研究院、工程研究中心和若干产业化公司组成的大型科技集团，形成了基础研究、工程化和产业化“三位一体”的发展模式。已组建了15个研究所及中心，建设了23个和省级研究中心及平台，共获得1100余项科研成果奖和860项专有与专利技术。同时，研究院加强成果转化及工程化工作，共开发试制新产品10000多项。还十分注重科技产业化进程，发起组建了25个控股参股的高新技术企业，形成了国内最大的稀有金属新材料科研、生产基地。2014年全院综合收入76.32亿元。

从搜索文章及专利分析，该院在铜基形状记忆合金领域研究方向集中在冶金与机械工程方面，尤其是汽车上使用、轧制、热处理、记忆薄膜、相变、时效及热循环、及稀有金属的添加对铜基形状记忆合金的影响。

3、清华大学

清华大学材料学院师资力量雄厚，现有教授/研究员44人（含两院院士7人，千人计划5人）。学院设有新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室﹑先进材料教育部重点实验室﹑先进成形制造教育部重点实验室、北京电子显微镜中心、“先进材料”国家实验教学示范中心、材料科学与工程研究院中心实验室等国内一流的教学科研平台。

清华大学的铜基形状记忆合金研究侧重于医学及核科学与技术。

4、浙江大学 浙江大学材料科学与工程学院现有一个国家一级重点学科，并建有硅材料国家重点实验室、表面与结构改性无机功能材料教育部工程研究中心、浙江省电镜中心、浙江省电池新材料与应用技术研究重点实验室、浙江省新型信息材料技术研究重点实验室。有中国科学院院士2人，国家千人计划专家5人，浙江省特级专家3人，教育部“长江学者” 4人、国家杰出青年基金获得者6人。

浙江大学的研究侧重于合金的记忆性能、合金弹簧元件形状记忆衰减、耐腐蚀性、力学性能、传感器技术、温控阀门、密封件等。

5、合肥工业大学

该校材料学院拥有一级学科博士点及3 个安徽省重点学科。学院拥有有色金属与加工技术国家地方联合工程研究中心，教育部高性能铜合金材料及成形加工工程研究中心、机械工业铜合金及成形加工重点实验室、安徽省有色金属成形加工工程实验室、安徽省粉末冶金工程技术研究中心、安徽省先进功能材料与器件重点实验室等6 个学科基地。其中教授、研究员31 人，其中有教育部长江学者特聘教授1 人，国家优秀青年基金获得者1 人。

合肥工业大学的研究侧重在先进电子功能材料方面，相变内耗、热处理、耐热性、力学性能、焊接等。

6、安徽界首市枫慧金属有限公司

安徽枫慧金属股份有限公司是一家以生产铝板、涂层铝卷、铝塑复合板以及高性能铜基形状记忆合金、高强度铝合金研发为主的现代化企业，2007年公司建成投产，总投资8000万元。现已建成标准生产厂房及配套车间28000平方米，年可生产、加工各种铝板带5万吨，以及涂层铝卷、铝塑复合板等8万吨，年出口创汇1亿美元。二期项目实施后可年产3万吨铝板带和铝箔高效生产项目及“新型高性能形状记忆合金材料及元件”研发项目。

7、无锡创源机械有限公司

公司始创于1985年，主要从事自动扣压机、液压油管总成的专业生产企业，该公司在液压系统和气动自动化领域里有相当的设计和制造经验，产品远销全球36国家和地区。