形状记忆合金

摘要： NiTi作为一种形状记忆合金,具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性、生物相容性,在生物医用、航空航天、微机电等领域均有着广泛的应用。增材制造(additive manufacturing,AM)技术作为一种新兴的加工方式,能够提高NiTi合金加工效率,并扩展NiTi合金应用领域。本文介绍了近年来国内外增材制造NiTi合金的研究进展,主要包括增材制造加工过程中原料及工艺的选择,熔池、晶粒、析出物、缺陷等的组织特点,原料、工艺参数、热处理对增材制造NiTi合金力学性能、相变温度、形状记忆效应、超弹性、表面质量的影响。最后对增材制造NiTi合金的研究现状进行了总结,展望了未来的发展趋势。

摘要： 本文提出了一种新型形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)-黏弹性阻尼器(Viscoelastic Damper,VED)自复位支撑,设计了普通预应力筋自复位支撑钢框架与SMA-VED自复位支撑钢框架。采用组合模型以及改进材料模型准确模拟了支撑的力学行为,详细讨论了考虑构件失效的模拟方法,通过试验确定了VED的失效应变范围,最后基于概率统计方法进行了易损性分析以及全周期风险分析。研究发现:SMA-VED自复位支撑可显著提升框架抗震性能;倒塌风险以及残余变形超越概率均显著低于普通预应力筋自复位支撑钢框架,下降比例最高超过50%。预应力筋断裂失效导致框架倒塌风险可提高5倍以上;SMA-VED自复位支撑失效会造成残余变形超越概率有所上升但幅度不大。总体来说,SMA-VED自复位支撑钢框架具备更好的地震鲁棒性。

摘要： 智能材料结构在众多领域应用广泛,为防止智能材料结构在使用时发生疲劳失效,研究智能材料结构的疲劳可靠性问题有着重要意义。本文从疲劳失效的微观表征、疲劳试验的宏观现象以及疲劳可靠性问题的研究方法等角度,分析了裂纹对压电传感器性能的影响,探究了压电换能器在振动能量回收中发生疲劳失效的机理。阐述了形状记忆合金发生结构性疲劳的微观机理以及发生功能性疲劳对驱动器使用寿命的影响。对传统夹层结构疲劳问题的研究方法进行了总结,在此基础上结合变体结构等效强度模型讨论了变体结构的疲劳失效问题。最后,对以上几种智能材料结构疲劳可靠性问题的后续研究做出了展望。

摘要： 形状记忆合金(SMA)作为一类仿人肌肉驱动的智能柔性驱动材料,在机器人及高端制造等领域逐步得到应用,但由于SMA的热力学效应,造成输入输出之间存在强饱和回滞非线性,从而影响了驱动性能.此外在引入负载后,SMA柔性驱动部件输出性能表现出更为复杂的驱动特性.因此,如何有效抑制带载条件下SMA柔性驱动部件强饱和非线性影响,成为提升驱动性能的关键.针对此问题,本文重点研究带载条件下SMA柔性驱动部件的建模及驱动控制算法.针对SMA驱动部件中的强饱和非线性特性,本文提出一类修正(MGPI)回滞模型来进行表征.通过设定线性输入形状函数,不仅有效解析表征SMA驱动部件中的饱和回滞非线性,并且便于控制器设计.基于MGPI模型,考虑柔性驱动部件的动态特性,本文提出了带载条件下的SMA柔性驱动部件的自适应神经网络控制算法,实现考虑内部非线性和外部干扰条件下的驱动精度有效提升,并保证全局稳定性.

摘要： 随着隔震技术的发展,隔震桥梁的服役环境日趋复杂,环境温度对隔震桥梁抗震性能的影响亟待考虑。为减小地震作用下桥梁的最大响应及残余变形,结合铅芯橡胶支座(LRB)及形状记忆合金(SMA)的优点,组合形成具有自复位能力的SMA–LRB支座。基于一座4跨SMA–LRB隔震连续梁桥,考虑SMA–LRB支座在不同环境温度下的力学特性,对不同环境温度下的隔震连续梁桥进行非线性动力时程分析,得到结构关键部位的动力响应。结果表明:LRB上加设SMA可有效控制支座的位移响应,且SMA自复位特性使其对残余位移的控制效果显著;随着环境温度的降低,LRB和SMA–LRB两种支座的峰值位移和残余位移均随之而减小,但SMA–LRB支座对位移的控制能力和自复位能力较常温有所降低;支座刚度随着环境温度减小而增大,致使桥墩墩顶位移和墩底剪力也随之增大,且较低墩的墩底剪力对温度变化更加敏感。环境温度对SMA–LRB隔震桥梁抗震性能影响的定性评估,可为该类桥梁结构的分析和设计提供借鉴与参考。

摘要： 基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)的优良特性,以及其在结构振动控制、减震隔震中的应用,针对2 mm SMA丝进行了力学性能试验。通过改变2 mm SMA丝的循环次数、加载速率、加载幅值等参数,探究2 mm SMA丝各相变应力、等效阻尼比、单圈循环耗能、残余应变、极限应力应变等力学性能的变化情况。试验表明:循环次数和加载幅值是影响2 mm SMA丝力学性能的主要参数,随着循环次数的增加,2 mm SMA丝的各项力学性能不断降低,最后趋于稳定状态;随着幅值的增加,单圈循环耗能增幅最大,耗能能力不断增强;2 mm SMA丝的极限应力-应变曲线与经典应力-应变曲线的加载段基本吻合。

摘要： “形状记忆合金”“生物多样性安全”……不论是主动还是被动,越来越多的科技新词开始闯入我们的视野,但其中的含义,你真的了解吗?科技名词有着科学技术与语言文字的双重属性,对科技名词的精准掌握与规范化使用也是科学素养的重要体现。为推动科学普及与科技创新“双翼”的发展,加深师生对前沿科技动态信息的理解,《发明与创新》高中生刊将从本期开始推出《世说新语》栏目,解读科技名词,带领大家走进未知的科普世界。

摘要： 普通限位装置极限位移小,极有可能被破坏。为解决这一问题,拟提出一种新型自恢复大行程SMA限位装置。该装置由SMA内芯提供恢复力及耗能能力,由外钢管及砂浆提供抗屈曲能力。理论推导及有限元分析结果表明:该限位装置既可为桥梁提供自复位能力,又可在减小桥梁位移响应的前提下,消耗地震能量。

摘要： 地震考验表明,减隔震桥梁具有良好的隔震性能,可大幅减小桥梁下部结构的内力。但是,在速度脉冲型地震动作用下,减隔震支座往往会产生过大变形,造成支座残余变形、梁体碰撞和落梁等震害。为满足桥梁在不同地震水准作用下的不同性能需求,拟提出一种多级设防SMA减隔震装置(Multi-level SMA lead rubber bearing,简称MSLRB)。数值模拟与拟静力试验表明:MSLRB不仅具有变形自恢复,还具有中小震隔震效率高和强震限位能力强等优点。

摘要： 形状记忆合金是一种能在温度和压力作用下产生相变的金属智能材料,在交通运输、航空航天、生物医学等许多领域正在得到日益广泛的应用。随着先进工程技术对金属结构材料智能化、功能多样化等要求的不断提高,传统机械传动结构显现出稳定性差、结构复杂等弊端愈发难以满足现阶段的需求,形状记忆合金凭借自身优异的力学性能引起人们的极大关注,迫切需要对其多领域应用展开分析以促进学科交叉与融合。综述了形状记忆合金在汽车工业、航空航天、生物医学以及建筑领域的国内外应用前沿,分析了形状记忆效应、超弹性、高阻尼性、生物相容性、弹热效应等基本特性的研究进展,探讨了形状记忆合金研究目前存在不足以及未来应用前景和发展方向。

摘要： 本文对形状记忆合金的产品特点进行了分析,根据产品特点给出了形状记忆合金的可靠性评估模型,并结合Bayes方法,给出了针对高可靠小样本情况下的可靠度评估和预计方法.

摘要： 形状记忆合金作为一种拥有形状"记忆"效应的新型功能材料,被广泛应用于航空航天、生物医学等领域.综述了形状记忆合金传统的塑性变形细晶方法与剧烈塑性变形细晶方法及其国内外研究进展,着重介绍了等径角挤压工艺和高压扭转工艺的研究现状,分析了不同塑性变形工艺在形状记忆合金形变细晶应用中存在的主要问题,提出了适合于形状记忆合金薄板、细丝等材料的形变细晶方法,并展望了形状记忆合金形变细晶的主要发展方向,对于促进形状记忆合金在各个领域的应用具有重要的理论意义和研究价值.

摘要： 本文首先开展NiTiNb形状记忆合金拉伸及热回复力学性能试验,研究在不同温度下形状记忆合金进行16％预变形后,其应力应变曲线的变化及在约束状态下热激励后回复力的大小.并通过形状记忆合金加固和未加固的两个混凝土圆柱拟静力试验,研究NiTiNb形状记忆合金加固RC圆形截面的抗震性能,实验结果表明:①随温度升高应力诱发马氏体相变临界应力增加,回复率及回复力随温度升高而下降.②即便在-30°C至+30°C范围内,对NiTiNb形状记忆合金预变形16％也可以产生330MPa以上的回复力.③使用形状记忆合金加固RC墩柱可以显著提高RC桥墩的延性与耗能能力,延缓RC桥墩的刚度与强度退化,改善RC桥墩的抗震性能.

摘要： 形状记忆合金(SMA)是一种新型的智能材料,将其应用在厨电领域方面也是一个很好的尝试.本文将形状记忆合金的超弹性原理应用于洗碗机减振的研究中,说明了减振的原理,分析了减振系统的传递比,绘制出了伯德图.结果表明,利用形状记忆合金减振系统,洗碗机机身的谐振频率可降低到1Hz以下.

摘要： 功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy,FG-SMA)兼备功能梯度材料和形状记忆材料的双重特性,近年来已经引起科学界的广泛关注.本文根据复合材料力学理论,对功能梯度形状记忆合金复合材料层合板的本构关系进行研究,讨论了变温作用下不同铺层中嵌入形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)夹杂的功能梯度SMA复合材料层合板的热力学行为.数值结果与已有文献报导的研究结果基本一致,且本文研究表明:SMA夹杂嵌入在不同铺层中以及具有不同体积分数的情况下材料展示了不同的热力学行为.

摘要： 本文采用实验的方法,对NiTi形状记忆合金分别在不同直径下进行循环加卸载实验.利用Origin对实验所得数据进行处理,分析试件尺度对NiTi合金超弹性性能在循环载荷下退化特征的影响.最后得出:随着直径的增加,应力-应变滞后回线逐渐下降,应力-应变曲线变得陡峭且波动很大,而且从弹性到相变阶段的变化也越来越不明显.

摘要： 可展结构是一种新型结构形式,其主要特征是存在完全折叠、完全展开两种状态,通过展开过程可以实现结构从折叠到展开的转换,被广泛应用于航空航天、建筑结构等领域.张拉整体结构以张力索和压杆为基本构成单元、通过自平衡预应力形成结构刚度,具有造型多变、轻质高效、受力合理等优点,是可展结构的一种理想结构形式.为实现张拉整体在可展结构中的应用,本文提出一种基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)的可展柱状张拉整体结构.形状记忆合金具有高温奥氏体态、低温马氏体态两种相态,当温度达到一定阈值时,材料发生马氏体相变,在宏观上表现出长度变化.在结构的部分或全部张力索中嵌入SMA,当SMA处于马氏体态,结构处于折叠状态;当温度上升到一定阈值,SMA发生相变、产生回缩,从而驱动结构逐步展开,并最终展开为张拉整体结构.

摘要： 随着现代高新技术的发展,智能材料和器件已经成为当代高新技术和材料学科领域中一个重要研究方向,而且智能材料及器件的研究呈开放性和辐射性趋势,涉及到许多学科.形状记忆合金和磁流变液作为新型智能材料,其力学性能可由热场或磁场进行连续控制.基于其独特的力学性能及其广阔的应用前景,引起了国内外学者对形状记忆合金和磁流变液材料及其应用研究的高度重视.本项目基于形状记忆合金的热效应特性和磁流变液的流变特性,旨在研究形状记忆合金驱动的磁流变液传动机理,力图将形状记忆合金和磁流变液的特性联合起来应用于新型智能传动器件,并与机械设计理论及方法相结合,建立器件的设计理论及方法,为新型智能传动器件在工程中的应用提供理论依据.

摘要： 通过控制真空感应熔炼结束时加热功率的降低速率来调整Ni47Ti44Nb9合金的凝固冷却速度,采用光学显微镜(OM)以及高分辨扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究了不同冷却速度下合金的微观组织特征,并利用X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对比分析了各组材料中的主要组成相以及马氏体相变特征.研究结果表明,凝固过程的冷却速度对合金微观组织和相变行为均具有明显影响,较快的冷却速度有利于获取细小的枝晶组织、减少合金中的β-Nb相,并可在一定程度上提高Nb在NiTi相中的固溶量,同时快速冷却的材料其相变曲线峰型具有窄和高的特征,相变滞后也相对更宽.

摘要： 将具有一定预应变的形状记忆合金丝作为驱动元件埋入对称铺层的复合材料梁内部的偏心位置,采用通直流电的方式对其进行热激励,利用SMA的形状记忆效应产生的回复力驱动复合材料结构发生变形.本文基于压痕SMA丝可有效提高SMA与基体间的界面黏结强度的特点,以及完全约束的SMA回复力线性化简化本构模型,采用有限元分析和试验相结合的方式对压痕SMA丝复合材料梁结构进行预变形分析研究.结果表明,SMA丝预应变越大,其驱动的结构产生的变形效果越显著;同时,大的预应变要发挥其大的驱动力特性时,需要借助更高的驱动温度来实现;将分段式线性化本构模型应用于有限元分析中,可简便且有效的分析受限SMA丝的力学特性,悬臂梁模型的试验与仿真结果吻合良好.

摘要： 本发明为一种形状记忆合金，包含Au‑Cu‑Al合金，所述Au‑Cu‑Al合金包含20原子％以上且40原子％以下的Cu、15原子％以上且30原子％以下的Al、余量Au和不可避免的杂质，维氏硬度为360Hv以下。本发明的Au‑Cu‑Al合金为能够显现出生物相容性和形状记忆效应这两者、还能够实现磁场环境内的无伪影化的合金。本发明的Au‑Cu‑Al合金可以通过在500°C以上且700°C以下将包芯材料进行热处理来制造，所述包芯材料是将包含Au‑Cu合金的中空材料和包含金属Al的芯材组合而得到的。

摘要： 本发明公开了一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法及4D打印铜基形状记忆合金，包括配制4D打印金属粉末：以质量百分比计，为Al：10～25％、Mn：5～15％、Si：0.1～0.9％、Ni：0.1～1.0％、Zn：0.01～0.5％、Mg：0.05～0.3％、Ti：0.05～0.4％、Zr：0.05～0.2％、Sc：0.05～0.2％，其余为铜；真空熔炼、雾化制粉、筛粉、干燥；4D打印；热处理。本发明通过在CuAlMn形状记忆铜合金中添加其他微量元素，使得CuAlMn合金形状记忆效果大幅度提高，力学性能得到大幅度改善，本发明4D打印后所制备的成品可以通过对微量元素成份的改变，在‑20～200°C之间精准控制马氏体相变点。

摘要： 本发明涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及一种提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法。本发明提供的提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法，包括以下步骤：将Fe‑Mn‑Si系合金原料进行中频感应熔炼和浇注，得到铸锭；将所述铸锭进行退火处理，得到均匀化合金坯；将所述均匀化合金坯依次进行固溶处理和淬火处理，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金；对所述多元铁基形状记忆合金进行训练，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金。采用本发明提供的方法能够显著提高多元铁基形状记忆合金的双程形状记忆效应。

摘要： 本发明在第一方面中涉及一种致动器子组件，该致动器子组件包括形状记忆合金线(15)、偏置弹簧(16)和用以耦合第一可移动元件(13)和具有端子(18)的第二可移动元件(14)的运动的磁响应元件(17，17’)，并且在第二方面中涉及一种包括柱塞的流体阀，柱塞的端子部分控制其打开和关闭，并且其中柱塞运动由形状记忆合金线、偏置元件和磁响应元件的作用来控制。

摘要： 本发明公开了一种镍锰锡形状记忆合金的增材制造方法，具体包括：S1、将镍锭、锰锭、锡锭混合成原料后进行感应熔炼合金化，然后通过真空雾化法获得镍锰锡形状记忆合金雾化粉；S2、在惰性气体保护的条件下，采用激光选区熔化成型技术将步骤S1中得到的镍锰锡形状记忆合金雾化粉打印得镍锰锡形状记忆合金坯件；S3、在惰性气体保护的条件下，将步骤S2中得到的镍锰锡形状记忆合金坯件进行热处理后得到缺陷愈合的镍锰锡形状记忆合金；本发明还提供了利用上述增材制造方法制得的镍锰锡形状记忆合金；本发明采用真空雾化法制备镍锰锡形状记忆合金粉末并优化打印参数和热处理温度，使制备的镍锰锡合金具有高密实度、高断裂强度和大热效应。

摘要： 本发明公开了一种4D打印铜基形状记忆合金的制备方法及4D打印铜基形状记忆合金，包括配制4D打印金属粉末：以质量百分比计，为Al：10～25％、Mn：5～15％、Si：0.1～0.9％、Ni：0.1～1.0％、Zn：0.01～0.5％、Mg：0.05～0.3％、Ti：0.05～0.4％、Zr：0.05～0.2％、Sc：0.05～0.2％，其余为铜；真空熔炼、雾化制粉、筛粉、干燥；4D打印；热处理。本发明通过在CuAlMn形状记忆铜合金中添加其他微量元素，使得CuAlMn合金形状记忆效果大幅度提高，力学性能得到大幅度改善，本发明4D打印后所制备的成品可以通过对微量元素成份的改变，在‑20～200°C之间精准控制马氏体相变点。

摘要： 本发明公开了一种Fe‑Mn‑Si基形状记忆合金粉末、其制备方法、应用、3D打印方法及形状记忆合金，所述Fe‑Mn‑Si基形状记忆合金粉末包括Mn、Si、Cr、Ni、Co、Cu、Ti、Al、Zr、Sc，其中，按质量百分比计，所述Mn含量为14～30％，所述Si含量为4～10％，所述Cr含量为5～11％，所述Ni含量为3～10％，所述Co含量为0.02～0.3％、所述Cu含量为0.05～0.2％、所述Ti含量为0.05～0.3％、所述Al含量为0.15～0.5％，所述Zr含量为0.03～0.3％，所述Sc含量为0.05～0.4％，余量为Fe。本发明所提供的材料以及制备方法的优势在于，成分均匀、制备效率高、可制备复杂形状试样并且不需要后期处理以及热机械作用来提高形状记忆效应，简化了工艺流程。

摘要： 本发明为一种形状记忆合金，包含Au‑Cu‑Al合金，所述Au‑Cu‑Al合金包含20原子％以上且40原子％以下的Cu、15原子％以上且30原子％以下的Al、余量Au和不可避免的杂质，维氏硬度为360Hv以下。本发明的Au‑Cu‑Al合金为能够显现出生物相容性和形状记忆效应这两者、还能够实现磁场环境内的无伪影化的合金。本发明的Au‑Cu‑Al合金可以通过在500°C以上且700°C以下将包芯材料进行热处理来制造，所述包芯材料是将包含Au‑Cu合金的中空材料和包含金属Al的芯材组合而得到的。

摘要： 本发明提供的是一种形状记忆合金丝混杂复合材料的制备方法及形状记忆合金丝定位夹具。分别铺设底层纤维布、形状记忆合金丝、中层纤维布、形状记忆合金丝和上层纤维布，得到铺设好的玻璃纤维布；形状记忆合金丝由形状记忆合金丝定位夹具夹持定位；在玻璃操作板上依次铺设下脱模布、铺设好的玻璃纤维布、上脱模布、导流网，在导流网表面的相应位置铺设注入口和抽气口，最后用真空膜覆盖形成密闭的空间；由真空泵将树脂灌注到密闭的空间中浸润铺设好的玻璃纤维布，在室温环境下固化。本发明结构简单，操作容易；可以实现形状记忆合金的正交铺层；嵌入复合材料的形状记忆合金丝的排布与植入位置效果理想。

摘要： 本发明涉及形状记忆合金技术领域，具体涉及一种提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法。本发明提供的提高多元铁基形状记忆合金双程形状记忆效应的方法，包括以下步骤：将Fe‑Mn‑Si系合金原料进行中频感应熔炼和浇注，得到铸锭；将所述铸锭进行退火处理，得到均匀化合金坯；将所述均匀化合金坯依次进行固溶处理和淬火处理，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金；对所述多元铁基形状记忆合金进行训练，得到具有高双程形状记忆效应的多元铁基形状记忆合金。采用本发明提供的方法能够显著提高多元铁基形状记忆合金的双程形状记忆效应。