博一建材讯：形状记忆合金薄膜的研发是TiNi基记忆合金的研究重点之一。TiNi基形状记忆合金薄膜不仅具有和体材料相同的功能特性，其单位输出功可达2.5×107Jm-3，输出力和位移均远高于其它类型驱动材料，且具有低残余应力、快速响应、良好的耐磨和耐蚀能力等特点，可满足作为微机电系统驱动材料的要求。作为微机电系统驱动元件，TiNi合金薄膜可以采用电流加热的方式进行驱动，但由于在微机电系统的狭小空间内散热条件往往很差，因此其冷却速度慢，导致响应频率低。解决这一问题是TiNi基记忆合金薄膜的研发工作中的一个重点。
以往的研究表明，TiNi二元形状记忆合金薄膜的相变温度滞后为30℃左右，而TiNiCu合金薄膜在Cu含量为15%时，其相变温度滞后仅为4℃，其响应频率可超过100Hz，远超过TiNi二元合金薄膜的20Hz。此外，TiNi或者TiNiCu形状记忆合金薄膜的相变温度通常低于100℃，其动作温度与环境温度相差小，这也是导致其冷却速度慢，响应频率低的另一原因。Ti-Ni-X(X=Hf，Zr，Pd，Pt)记忆合金薄膜通过成分设计，可实现较高的马氏体相变温度(～500℃)。这样在脉冲电流加热后，由于加热温度和环境温度差别大，薄膜可极快冷却到动作温度，提高响应频率。目前较为成熟的高温记忆合金薄膜为TiNiPd合金薄膜，每增加1%Pd，其马氏体相变起始温度上升13.7℃；而每增加1%Ti，马氏体相变起始温度下降12.5℃。因此通过优化成分设计，可获得相变温度超过500℃的记忆合金薄膜。TiNiHf合金薄膜不仅相变温度较高，且形状记忆效应也可达到3.3%左右，已经展现出较大的应用潜力。研究还表明，退火温度对TiNiHf合金薄膜的相变温度影响较大，研究发现，随着退火温度的升高，TiNiHf合金薄膜的马氏体相变温度也随之升高。
随着微机电系统对驱动元件功能化和小型化的要求进一步提高，对TiNi基记忆合金薄膜的强度也提出了更高的要求。研究发现，通过合理设计成分并经过适当的时效处理，可在TiNi基记忆合金中析出细小弥散的强化相，极大提高薄膜的强度和恢复力。如在富Ti的TiNiCu合金薄膜中，经500，600，700℃时效1小时后，薄膜中分别存在GP区Ti2Cu+Ti2Ni或Ti2Ni析出相。这些析出相的存在使得薄膜的强度大幅度提高，达到体材料的2～3倍以上，在近GP级的恒应力作用下，仍不出现明显的塑性变形而呈现良好的形状记忆效应。当恒应力为870MPa时，薄膜呈现约4%的可恢复应变。当Cu含量进一步升高时，Ti-Ni-Cu合金薄膜的强度可超过1000MPa，且同时获得5.5%以上的完全可恢复应变。同时，由于强度的提高，在工作状态的热机械循环过程中，不可逆缺陷也难于引入，避免了功能疲劳。这为微机电系统中TiNi基记忆合金薄膜驱动元件的高功能化、功能稳定化和小型化提供了重要的研发途径。
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