形狀記憶和超彈性是熱彈性馬氏體轉(zhuǎn)變的結(jié)果。 在轉(zhuǎn)變溫度以上，合金（一種含大約 50 at.% 鈦的鎳鈦合金）是奧氏體。 奧氏體的晶體結(jié)構(gòu)為立方B2或氯化銫結(jié)構(gòu)。 冷卻到轉(zhuǎn)變溫度以下會將 B2 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶單斜結(jié)構(gòu)，稱為馬氏體。 這種轉(zhuǎn)變不會發(fā)生宏觀形狀變化。 然而，孿晶馬氏體可以很容易地通過非常規(guī)的去孿晶機(jī)制變形高達(dá)大約 8%-15% 的應(yīng)變。 這種變形可以通過將材料加熱到高于轉(zhuǎn)變溫度的溫度來恢復(fù)，從而完成形狀記憶循環(huán)。

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