弹簧指数对镍钛合金弹簧缓冲吸能能力的影响

形状记忆合金(SMAs)弹簧具有大应变可逆变形能力,在吸能缓冲和振动控制等领域具有重要应用潜力。本工作研究了弹簧结构设计对镍钛SMAs性能的影响规律。采用冷拉拔和退火相结合的方法制备直径1.2mm的Ti-52.5at%Ni合金丝,并通过室温下芯轴绕制成型和高温退火相结合的方式制备弹簧指数C分别为6.0、7.7和9.3的弹簧,通过测试合金丝和弹簧的超弹性曲线研究弹簧结构的吸能性能。研究表明,基于弹簧的超弹性变形过程,室温(298K)下3类弹簧在120 mm的最大位移幅值下单位体积吸能分别为4618、2225和1143 kJ/m³,弹簧指数C为6.0的弹簧吸能能力最优。318K下,弹簧处于完全奥氏体态,弹簧指数C为6.0的弹簧单位体积吸能(6662kJ/m³)是同等载荷(47 N)条件下合金丝(34.7 kJ/m³)的192倍。同等条件下,弹簧结构具有比合金丝优异的吸能能力。因此,超弹性SMAs弹簧在缓冲减振结构上具有良好的应用前景。