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形状记忆合金及其复合材料的本构关系

智能材料的概念产生于二十世纪八十年代后期。形状记忆合金机敏复合材料一直是智能材料研究中的热点与重点之一,而形状记忆合金及其复合材料本构关系的研究是应用与发展这类机敏材料的关键基础性问题。本文从两个不同的角度建立了形状记忆合金的本构关系,并且将形状记忆合金的唯象模型应用于复合材料中,为智能复合材料材料的设计提供了有价值的参考意见。具体工作如下:在Tanaka唯象模型中,相变的体积百分数与应力及温度之间存在指数关系,且形状记忆合金的四个特征相变温度与应力之间存在线性关系,因此,在材料为完全马氏体态时加载,Tanaka模型不可能反映形状记忆合金的马氏体重定向现象。因此,作者建立了自己的唯象模型,它仍然采用Tanaka的马氏体体积分数指数模型,应用Brinson的特征相变温度与应力之间的关系,对于不同的相变驱动采用不同的相变应变表达式,同时,将挛晶马氏体的去挛晶过程看作为相变,这样,当形状记忆合金为完全的挛晶马氏体态加载时就可以反映马氏  (本文共140页) 本文目录 | 阅读全文>>

《河北冶金》2007年04期
河北冶金

形状记忆合金的机理研究及应用动态

1引言形状记忆合金(Shape M emory A lloy,简称SMA)是一种新型的智能金属材料,具有独特的形状记忆效应,即经过适当的热处理后,能够记住其原始形状的功能。自20世纪60年代在镍钛合金中发现记忆效应以来,已经引起了人们很大的兴趣。经过40年的研究和开发,目前已经发现的形状记忆合金有30余种,可分为3大类:N i-T i基合金、Cu基合金、Fe基合金。由于形状记忆合金的性能优越,在航空、建筑、桥梁、纺织、医学等领域得到了越来越广泛的应用,本文从近年来研究的不同方面对形状记忆合金的机理、应用动态进行分析。2形状记忆合金的机理随着形状记忆合金应用领域越来越广泛,在应用过程中暴露的问题越越来越多,如何提高其使用寿命、使用中的稳定性、耐腐蚀性能,克服材料自身的损伤和裂纹缺陷等都是目前亟待解决的问题。上述问题的解决有必须从形状记忆合金的理论研究入手解决。所以,对其疲劳机理、断裂机理、增韧方法、微观组织等的研究是很有必要的。由...  (本文共3页) 阅读全文>>

杭州电子科技大学
杭州电子科技大学

磁控形状记忆合金驱动的微动工作台驱动器的设计与控制

磁控型形状记忆合金(Magnetic Shape Memory Alloy, MSMA)是直到1993年才被发现的具有形状记忆功能的智能合金材料,具有磁场驱动下的形状记忆效应,变形率大,力能密度大,动态响应速度快,线性度好,易于控制等特点。由MSMA驱动的微位移驱动器将会成为微位移驱动器和精密定位领域中最重要的驱动方式之一。然而目前国内对MSMA的研究主要集中在制作方法、微观结构、相变特性以及磁滞特性等性能和特点方面,而对其实际应用的研究则比较少。本文是在国家自然科学基金项目(50805042)和浙江省自然科学基金项目(Y10808055)支持下对MSMA微动工作台驱动器展开的研究,在对MSMA材料及其特性研究的基础上,对由MSMA驱动的微动工作台驱动器进行了设计和实验研究,并对控制策略进行了相应的研究。首先介绍了磁控形状记忆合金的发展状况和国内外的研究现状,并对磁控形状记忆合金的宏观变形特性及其微观变形机理进行了系统的研究,总...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

《当代化工研究》2017年07期
当代化工研究

形状记忆合金在医疗领域上的应用

环顾我们的周围,各式各样的金属材料无处不在,从金属毛坯加工成形状各异金属产品,要经过无数次的变形。通常我们理解的金属加工变形,比如大型机械的轧制、金属丝的拉拔、金属片的冲压甚至还有人工的造型,都是属于外力变形——通过施加一个接触的外力,让金属产生变形。而有一种智能金属材料可以不通过外力,甚至不通过接触就可以产生变形。这种金属材料叫做形状记忆合金,它是通过改变环境温度而产生变形的。形状记忆合金随温度的变化而产生的变形不是任意的。首先需要在一定的高温环境下加工定形,再冷却到低温,然后在一定范围内任意变形,之后给合金加热。当第二次达到初始的高温时,合金就会恢复初始形状,即随着温度发生了特定方向的变形。这就是形状记忆合金。根据形状记忆合金的特点,应用在临床植入治疗上,可以将形状记忆合金器械植入前低温变形,缩小体积,植入后通过热敷恢复形状,极大地方便了治疗过程,减小病人痛苦。另外,形状记忆合金的超弹性更使其在医疗领域发挥了不可替代的作用。...  (本文共2页) 阅读全文>>

重庆工学院
重庆工学院

SMA的力学特性及在风扇离合器的应用研究

有些材料,在发生了塑性变形后,经过合适的热过程,能够回复到变形前的形状,这种现象叫做形状记忆效应(Shape Memory Effect,简称SME)。具有形状记忆效应的金属一般是2种以上金属元素组成具有形状记忆效应的金属的合金,称为形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)。SMA除了具有形状记忆效应,还具有超弹性、铁弹性等特殊力学行为。因为它具有如此诱人的特殊性能,SMA近年来日益引起人们巨大的关注,并迅速在航天、国防、医疗、汽车等领域获得了广泛的应用。SMA在车辆工程领域应用也很普遍,可用于散热器、轮胎、发动机、风扇离合器等。本文研究把SMA应用于风扇离合器上,因为传统的硅油风扇离合器在传动过程中存在硅油的泄漏,而应用SMA智能材料设计出的新型的SMA风扇离合器可解决这一问题。本文的研究思路是从SMA的微观机理和本构模型出发,根据风扇离合器的工作特点设计出一种新型的SMA风扇离合器。论文的主要研究工作...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

《材料导报》2009年02期
材料导报

Fe-15Mn-5Si-9Cr-5Ni形状记忆合金回复性能及微观结构演变

0前言Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金是最早开发的不锈铁基形状记忆合金,由于具有良好的机械性能、低成本、不锈耐蚀、高温抗氧化及潜在高回复应变等优点,广泛用于石油化工工业的管接头、紧固件等,有着广阔的应用前景[1,2]。Otsuka等[3]研究了Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金,认为该合金未经热机械处理的潜在回复应变要比Fe-Mn-Si-Cr-Ni合金经热机械处理的回复应变高。虽然如此,该合金的一个突出问题是实际的可回复应变仍然很低,约为2%。为了满足不断前进的科技和工业应用上的需求,提高Fe-Mn-Si-Cr-Ni形状记忆合金的综合性能,寻求一条提高其回复性能的途径是迫切需要解决的问题。笔者通过调整Al含量,获得了2种组成成分不同的Fe-15Mn-5Si-9Cr-5Ni形状记忆合金,从形状记忆效应的角度出发,在多次训练下测得了试样的回复率。用透射电镜等进行了试样的显微形貌分析。通过本次试验得出的结论将加深对Fe-15Mn-5Si...  (本文共3页) 阅读全文>>