NiTi形状记忆合金记忆效应衰减行为及其机理的研究

对近等原子比ＮｉＴｉ形状记忆合金经几种不同工艺处理后的记忆效应衰减行为进行了研究。利用透射电镜对其微观组织结构作了观察，并从微观结构方面入手，对记忆效应衰减机理进行了分析与探讨。     

塑性变形提高形状记忆合金相变滞后机制的探讨

形状记忆合金经适当温度下的塑性变形可以有效地提高马氏体的稳定性,从而使相变滞后得以大幅度提高.本文根据马氏体相变热力学和动力学,并结合相关的实验结果,研究了弹性应变能弛豫和相变滞后的关系.结果表明,塑性变形产生的位错以及变形的第二相颗粒对逆马氏体相变温度的提高具有一定作用,但塑性变形导致应变能释放才是形变提高形状记忆合金相变滞后的主导因素.     

热轧对Ti50Ni50-xAlx(x=1,2,4)形状记忆合金微观组织、相变和力学性能的影响

形状记忆合金的相变和力学性能受机械加工过程影响明显.在850℃下将Ti50Ni50-xAIx(x=1,2,4)形状记忆合金轧制成为板材.采用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射对合金的微观结构研究表明:合金由NiTi相和Ti2Ni相组成,Al元素在Ti2Ni相中的固溶度比在TiNi相中高.差示扫描量热分析和电阻-温度测试表明...     

NiTi合金榫接结构微动疲劳研究及数值模拟

利用NiTi合金的独特性质,提出了将NiTi合金作为压气机榫接结构的材料.通过有限元软件MSC.Marc进行数值模拟,研究在低周、高低周复合载荷作用下NiTi合金抗微动疲劳特性,并提出利用节点的微动综合参数(FFD)值确定危险点,用名义应力法预测构件的微动疲劳寿命的方法.结果表明:提出的微动疲劳寿命预估方法是合理有效的,NiTi形状记忆合金的抗微动疲劳特性明显优于TC11等普通材料.      

振动时效对NiTi记忆合金双程记忆应变的影响

研究了振动时效对NiTi形状记忆合金双程记忆效应的影响.结果表明,当预应变较小或较大时,经过振动时效后NiTi合金的双程应变量增加;当预应变适中时,振动时效后NiTi合金的双程应变量减小.这可能是由于振动时效在NiTi合金中产生了微观塑性变形,改变了合金中的双程应力场而导致的.     

升温与加载顺序对NiTi纤维圆柱体应力分布的影响

利用具有预应变NiTi纤维的圆柱体剪滞模型,在一定的简化条件下,求得纤维轴向应力及界面剪应力解析表达式.针对马氏体逆相变过程,在先加外载后升高温度与先升高温度后加外载两种条件下,对纤维和界面的应力分布以及马氏体逆相变开始温度的确定进行分析.计算结果表明,由于纤维轴向应力对相变温度存在影响,升温与加载的顺序不同其应力分布也不同.先加外载后升温时,NiTi纤维逆相变开始温度较高,逆相变过程较短,因此纤维轴向应力及界面剪应力较小.     

TiNiPd高温形状记忆合金相变温度与相变滞后的研究

回顾了在 Ti Ni二元系合金基础上发展起来的 Ti Ni-X三元系高温形状记忆合金及 Ni Al系高温形状记忆合金。重点研究了 Ti Ni Pd系合金成分、相变温度和相变滞后的关系。结果表明 :当 Pd的原子百分数大于3 3 %,相变点的增加尤为显著,Pd的原子百分数提高 1 %,将导致合金的相变温度升高 2 0℃,当 Pd的原子百分数为 4 0 %时,Ms点可达 3 79.8℃。温度滞后ΔT随 Pd含量的增加基本不变,只是在 Pd原子百分数达到4 0 %时ΔT略有增加。相变热ΔH随 Pd含量增大呈线性增加,非常明显     

TiNi基形状记忆合金薄膜的相变特征研究

利用磁控溅射的方法在单晶Si和非晶SiO2基片上制备了TiNi和TiNiCu形状记忆合金薄膜,并利用示差扫描量热法和基片曲率法研究了薄膜的相变特征及应力随温度的变化.研究结果表明450℃溅射形成的记忆合金薄膜具有良好的形状记忆效应,在微电子机械系统有很好的应用前景.TiNi薄膜降温时出现R相变,因而发生两步相变,而TiNiCu薄膜中马氏体和奥氏体间直接转变.基片以及薄膜成份对相变点有很大的影响.单晶Si片作为基片时,记忆合金薄膜和基片间有很好的结合力,而SiO2作为基片时,记忆合金薄膜容易剥落.     

一种低速连续旋转SMA电机的设计与试验

利用形状记忆合金(SMA)的记忆特性设计了一种低转速,可连续旋转的电机;利用Liang-Rog-er本构模型进行了SMA-弹簧的旋转位移驱动器的设计以及电机扭矩和转速的设计;完成了SMA电机的机械结构设计;完成了控制规律设计;进行了性能试验.研究结果表明,在试验温度27℃下,用6 V恒压电源驱动的SMA电机实现了连续旋转,转速为0.03 rad/min.SMA电机转速低,扭矩大,功率密度高,可连续旋转,有很大的工程应用潜力.      

Fe元素对TiNi形状记忆合金相变点和力学性能的影响

采用纯度均为99%的Ti,Ni和Fe原材料,在真空电弧炉中熔炼5次,制备出TiNiFe(Fe=2 5%,3 0%和3 5%)3种成分的TiNiFe合金铸锭,经850℃保温24h的真空均匀化处理后,锻造成 7mm的棒材。采用光学金相、电阻法和拉伸试验等方法研究了Fe含量对TiNi形状记忆合金晶粒度、相变温度和力学性能的影响。随着Fe的原子含量由2.5%提高到3.5%,TiNiFe合金的晶粒略有细化,晶粒大小从49μm减小到26μm,马氏体相变温度从-73.5℃下降到-190.0℃以下,抗拉强度和屈服强度也显著提高,延伸率δ没有明显变化。所研制的TiNiFe合金的马氏体相变温度和室温力学性能可满足航空管接头用记忆合金的要求。     

Phase Transformation and Microstructure of Ti50Ni48-xFe2Ndx Shape Memory Alloys

The influences of rare earth element Nd on the phase transformation and the microstructure of Ti₅₀Ni_48−xFe₂Nd_x shape memory alloys are investigated by means of electrical resistivity, optical microscopy, electron probe microanalyzer, and X-ray diffraction. The results show that TiNiFe alloys with different Nd contents exhibit two-step martensitic transformation. The start temperature of martensitic transformation increases sharply from 212 K to 267 K when 0.1 at.% Nd is added in, and then decreases gradually if Nd content further increases. The microstructure of TiNiFeNd quaternary alloys consists of TiNi matrix, Ti₂Ni second phase, and Nd₃Ni intermetallic compound. The spherical Nd₃Ni precipitate-particles evenly disperse in the matrix.     

TiNiMo形状记忆合金的相变、形状记忆效应与力学性能研究

研究了TiNiMo形状记忆合金的相变特性、形状记忆效应和力学性能,结果表明:TiNiMo合金存在一个R相变,Mo的加入降低了TiNi合金的马氏体相变开始温度（Ms）,Ti50Ni48.5Mo1.5和Ti50Ni48Mo2.0合金的Ms分别达到了-85℃,-103℃,这两种合金分别在8.51%和8.26%的预应变下获得了8.06%和7.71%的形状记忆效应。Ti50Ni48Mo2.0合金的屈服强度和抗拉强度分别为589MPa和799MPa,比Ti50Ni48Fe2.0的相应强度分别高73%和31%,同时Ti50Ni48.5Mo1.5的力学性能也较为优异,因而TiNiMo合金是很有发展潜力的新型的记忆合金接头材料。     

含有SMA弹簧驱动器的可变倾斜角翼梢小翼研究

 针对传统翼梢小翼在非设计状态减阻效果不佳的缺点,提出一种含有形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变体翼梢小翼结构,它能根据飞行状态主动调整小翼的倾斜角,实时优化飞机的阻力特性.采用力-热-应变耦合法设计了所需的SMA弹簧驱动器,并通过有限元仿真与风洞试验验证了变体翼梢小翼的变形能力,最后初步研究了变体翼梢小翼的闭环控制方法.研究结果表明,在飞机的起飞阶段(自由来流流速为26 m/s,迎角为3°),变体翼梢小翼的倾斜角能在1 min内自主完成预定变化过程,倾斜角的最大变化量为23°,控制精度的最大误差为12%,各项指标均符合设计要求.     

SMA复合材料低速冲击数值模拟方法

利用形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)独特的超弹性效应,提出一种利用形状记忆合金提高复合材料结构抗低速冲击性能的方法.基于形状记忆合金的分段化线性简化模型,利用ABAQUS有限元软件提供的VUMAT子程序编制了SMA合金超弹性本构关系并将其引入到复合材料层板低速冲击模型,提出了含SMA复合材料低速冲击数值模拟方法.研究形状记忆合金利用迟滞阻尼特性吸收部分形变能量并加以释放的过程,探讨SMA纤维对复合材料层板抗冲击性能的增强规律.结果表明,随着SMA体积分数的提高,复合材料层板的冲击应力峰值和挠度会下降,但在低SMA体积分数(<10%)情况下,对挠度的改善作用不明显;同时随着SMA体积分数增加,单位体积SMA的冲击能量吸收率会降低,在SMA体积分数为5%~10%时,SMA纤维具有最高的能量吸收率.得出了SMA纤维具有改善复合材料抗冲击性能的作用的结论.      

SMA智能复合材料结构的有限元分析与实验研究

建立了嵌入形状记忆合金(SMA)丝作为智能驱动器的智能复合材料层板结构模型,并对结构变形进行了分析。对SMA的本构关系进行了推导,得到了不同温度下的应力应变关系,并加入了界面的柔化折算,采用数值方法求解。驱动器镶嵌于层板表面或内部,根据电阻反推得到准确的温度。不同温度下的驱动变形计算结果同试验结果吻合较好。对结构的振动特性进行了测试,得到了不同温度下的模态频率变化。     

形状记忆合金扭力驱动器的力学模型和实验研究

扭力驱动是自适应翼面驱动技术中的一个关键问题。将镍钛形状记忆合金 (Ni Ti SMA)丝与薄壁圆管相结合,可以构成 SMA扭力驱动器。介绍了 SMA扭力驱动器的构造,建立了扭力驱动器在激励过程中的力学模型,分析了驱动器的扭转角与温度之间的关系,并进行了实验验证。     

含SMA纤维的复合材料层合板的应力集中实验与分析

 由于具有形状记忆效应, 埋入复合材料层合板中的形状记忆合金纤维, 相变后将产生很大的回复应力, 不仅改善了整个承载结构的机械性能, 而且改变了危险区域的应力分布, 降低了应力集中程度。针对带孔的复合材料层合板, 通过拉伸实验及测定应力集中因子, 说明形状记忆合金纤维对于承载复合材料构件孔边附近区域的应力集中有很好的抑制作用, 孔边应力集中因子最大可降低9%。     

SMA 智能复合构件控制裂纹的数值与试验研究

将ＴｉＮｉ形状记忆合金（ＳＭＡ）薄带复合于基体材料内部,利用形状记忆合金的特性,可以控制构件裂纹的扩展。本文介绍了智能复合构件控制裂纹的机理,并利用拟温度载荷法,直接应用现有有限元程序对控制裂纹的ＳＭＡ智能复合构件进行了计算与分析,同时还进行了激光云纹干涉法试验测试。计算和试验结果表明智能复合构件中的记忆合金薄带对构件裂纹有显著的控制效果,同时计算和试验结果的一致性也表明本文的分析方法是可行的。     

Mechanical Properties and Transformation Behavior of NiTiNb Shape Memory Alloys

NiTiNb shape memory alloys have attracted much attention in pipe coupling or sealing system because of their large transformation hysteresis upon a proper pre-deformation. In order to clarify the effects of adding Nb on the mechanical properties as well as the transformation behavior of NiTiNb shape memory alloys, Ni₄₇Ti₄₄Nb₉ and Ni_49.8Ti_45.2Nb₅ alloys with different microstructures but with similar martensitic transformation start temperature, are prepared. Comparative studies on the microstructures, mechanical properties and transformation characteristics are conducted by means of scanning electron microscopy (SEM), phase transformation measurements and mechanical property tests. It is found that Ni₄₇Ti₄₄Nb₉ and Ni_49.8Ti_45.2Nb₅ alloys possess similar transformation hysteresis in the as-annealed state. However, the presence of Nb and its status exerts important effects on the mechanical properties, especially the yield strength and the yield behavior of the alloys. Ni_49.8Ti_45.2Nb₅ alloy exhibits remarkable increase in the yield strength than the Ni₄₇Ti₄₄Nb₉ alloy. The transformation hysteresis of both alloys under pre-deformation is characterized and the relative mechanism is discussed.     

Tribological performance of hydrogenated diamond-like carbon coating deposited on superelastic 60NiTi alloy for aviation self-lubricating spherical plain bearings

It is imperative to develop a novel matching of metallic substrate and self-lubricating coating for aircraft spherical plain bearing in a wide range of service conditions. As a new type of superelastic material, 60NiTi alloy meets the performance requirements of aerospace bearing materials, but exhibits poor tribological performance, especially under the conditions of dry sliding friction. A Hydrogenated Diamond-Like Carbon (H-DLC) coating was deposited on the 60NiTi alloy to improve its tribological performance. The microstructure and mechanical behavior of the 60NiTi alloy and its H-DLC coating were explored. Results show that improvement of friction and wear performance of the H-DLC coating deposited on the 60NiTi substrate is mainly achieved by graphitization at the friction interface and the transfer film produced on the counterpart ball. The increased friction load leads to intensification of graphitization at the friction interface and formation of continuous and compact transfer film on the surface of the counterpart ball.