柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金超弹性各向异性参数研究及数值计算

参考单层板的偏轴工程弹性常数与正轴工程弹性常数的转换关系,进行参数推导,实现了对合金任意角度的超弹性各向异性相关参数的计算。采用有限元用户子程序对合金任意角度下的超弹性应力-应变曲线进行数值模拟。模拟计算结果与实验结果吻合较好,可为柱状晶类组织合金的各向异性性能的模拟计算提供相应指导和参考。     

热循环对Ni47Ti44Nb9合金马氏体相变和记忆性的影响

用电阻、恢复率同步测量的方法，研究了热循环对Ｎｉ４７Ｔｉ４４Ｎｂ９合金马氏体相变和记忆性的影响，并通过Ｘ－射线衍射、金相观察等方法对其微观机理进行了探讨。结果表明，随着热循环次数的增加，合金Ｍｓ明显下降；但热循环下不能诱发Ｒ相变，并对合金记忆性无明显影响。     

CuZnAl（RE）形状记忆合金马氏体稳定化研究

采用定量金相,电子探针,扫描电镜,电阻法,透射电镜等方法,研究了复合稀土对ＣｕＺｎＡｌ形状记忆合金中马氏体稳定化的影响。实验结果表明,加入复合稀土以及采取合理的热处理工艺,可有效地防止马氏体稳定化。当合金发生马氏体稳定化后,经过重新处理及热循环训练,合金仍能恢复较好的形状记忆性能。     

铜基形状记忆合金耐热稳定性的研究

综述了铜基形状记忆合金耐热稳定性(热弹性马氏体的稳定化、母相时效效应、热循环效应)，以及提高铜基形状记忆合金耐热稳定性的途径。     

一种新型Fe—Mn—Si—Ni系形状记忆合金的研究

本文采用电镜和X射线衍射分析研究了Fe-25.38Mn-3.47Si-2.98Ni合金的fcc(γ)→hcp(ε)马氏体相变;系统考察了形变温度,形变量等参数对形状记忆效应的影响。结果表明,试验合金在热轧状态于77-300K温度范围内变形,均能呈现良好的形状记忆效应。其微观机制与应力诱发γ→ε马氏体相变有关。     

高温形状记忆合金的研究进展

本文综述了近年来有关高温形状记忆合金的最新研究进展。重点介绍了ＣｕＡｌＮｉ基，ＮｉＴｉ基及ＮｉＡｌ基三大系列高温形状记忆合金。概括了有关合金的设计，马氏体相变及形状记忆效应，显微结构特征，合金相稳定性及热处理效应，材料制备及生产加工工艺及性能等。     

形状记忆合金弹热效应研究进展

传统的气体压缩制冷技术已不能满足人类对环保节能的要求,新型制冷技术的开发近年来受到了越来越多的关注。与传统气体压缩制冷技术相比,固体制冷技术效率高、对环境友好,引起材料科学界的广泛关注。其原理是通过改变材料的外场环境,如磁场、电场或应力场,使材料的性质(结构、磁矩等)发生改变,从而产生各种热效应,即磁热效应、电热效应、机械热效应(弹热效应、压热效应)。研发具有高的热效应、宽的工作温度范围和性能稳定的室温固体制冷材料是提升固态制冷技术的关键。其中,利用形状记忆合金(SMAs)在单轴循环应力下诱发的弹热效应制冷是目前最有前景的固体制冷技术之一。弹热效应(Elastocaloric effect,eCE)是利用形状记忆合金马氏体相变过程中产生的潜热,在应力诱发马氏体相变和逆相变过程中,材料放出和吸收相变潜热,借助制冷循环装置即可实现固体制冷。在研究过程中,弹热制冷展现出很多优点,如大而可逆的绝热温变、简单的应力驱动方式、超宽的温度适用范围等。但现阶段发现的弹热材料也存在疲劳寿命短、滞后损耗大和应变分布不均匀等问题。2014年,美国能源部将弹热制冷列为17种替代气体压缩制冷的新技术之首,推荐为最有希望发展的固体制冷模式。近年来,科学家在室温附近诸多形状记忆合金的马氏体相变及其他材料的固态相变中测量出巨大的弹热效应,如Cu-Zn-Al、TiNi-(Cu)、Fe-Pd、Ni-Mn-Sn-(Cu)、Ni-Mn-In-Co等。衡量弹热效应大小的参数主要有绝热温变ΔTad和等温熵变ΔSiso,可以通过直接或间接的方法获得。利用形状记忆合金的应力-应变曲线和麦克斯韦方程可以计算材料的等温熵变ΔSiso,间接地表征弹热效应的大小。而鉴于弹热效应驱动方式简单,更简便的衡量方法是直接测量绝热温变ΔTad,即使用精密的测温设备测量材料相变前后的温度。这种方法不仅可以表征弹热效应的大小,还能了解其热效应产生过程中的细节,如弹热过程中材料温度变化的位置、趋势等。本文综述了传统记忆合金(Cu基、Ni-Ti基、Fe基)和新型铁磁性记忆合金(主要是Ni-Mn基)弹热效应的研究进展,分析了不同类型记忆合金在弹热制冷方面的优缺点,最后对弹热制冷材料的发展进行了展望。     

TiNi形状记忆合金阻尼特性的研究

在变频、变温条件下，对两种热处理方式处理的Ti-50．8Ni(原子分数，％)合金的低频阻尼特性进行了研究，结果表明：中温退火处理的Ti-50．8Ni合金的阻尼性能好于高温固溶时效处理的合金；马氏体相、R相阻尼高于母相阻尼，相变过程(多相共存)出现阻尼峰，远远高于母相、马氏体相阻尼，同时伴随有最小弹性模量峰，即相变时材料出现软化现象；相变时阻尼与频率成反比，频率越高，相变阻尼峰越不明显，频率对弹性模量变化几乎没有影响；相变结束合金的阻尼对温度及频率不敏感；中温退火处理的Ti-50．8Ni合金在降温过程中由于温度和应力的复合作用导致多次相变，出现受频率影响的多个相变阻尼峰。     

预变形和热循环对Ni50Ti45Ta5形状记忆合金相变行为的影响

利用示差扫描量热仪研究了预变形和热循环对Ni54Ti45Ta5形状记忆合金相变行为的影响。研究结果表明：预变形后合金的马氏体发生了稳定化现象。形变后第一次热循环．逆相变温度增加。正相变温度降低；而第二次相变循环。马氏体的稳定化现象消失。热循环使相变温度降低。减少了相变热。     

热循环对预应变NiTi记忆合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响

采用热压法将0.26mm的NiTi合金丝复合于铝中,利用SEM,DSC,热膨胀仪等实验手段研究了热循环对预应变为4%的NiTi合金丝/铝基复合材料马氏体逆相变的影响。结果表明,在第一次加热过程中,马氏体逆转变开始温度明显升高;第二次加热过程中逆转变开始温度比未预应变样品略有降低;随热循环次数增加,逆相变开始温度降低;当循环次数超过30次后,逆转变温度几乎保持不变。并对热循环过程中的马氏相变过程进行了分析讨论。     

Ni-Ti-Nb宽滞后形状记忆合金焊接环拉伸断裂分析

研究了Ni—Ti—Nb宽滞后形状记忆合金点焊环拉伸试验的断裂行为。对形状记忆合金环的断口形貌及微区成分用扫描电镜作了分析,得出了形状记忆合金环中的（Ti,Nb）2Ni硬脆相是导致断裂的主要原因。并分析了（Ti,Nb）2Ni硬脆相形成的原因,提出了利用多次电弧炉熔炼和热变形工艺的方法来提高记忆合金冶金质量的建议。     

埋入形状记忆合金丝的复合材料圆柱壳壁板的热振动特性分析

采用有限元软件ABAQUS实现了埋入形状记忆合金（SMA）丝的复合材料圆柱壳壁板结构热振动特性分析．基于“ang-Rogers本构模型编写用户子程序（UMAT）模拟形状记忆合金材料的超弹性行为和形状记忆效应，并在不同温度和应力状态下验证了程序的正确性．基于此程序，计算了埋入SMA丝的复合材料圆柱壳壁板在温度和机械载荷作用下的一阶固有频率，分析了其热振动特性和屈曲特性．模拟结果表明：加热驱动SMA丝一般会提高结构的固有频率和屈曲临界，SMA丝的数量对结构的热振动和屈曲特性有显著影响。这些结论将对智能复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

TiNi-Pd形状记忆合金的高温氧化

使用X射线衍射仪、扫描电镜和电子探针微区分析仪等设备研究了TiNi，TiNiPd以及TiNiPd(Ce)三种TiNi-Pd形状记忆合金的高温氧化问题。合金在氧化之后产生多层的氧化膜，其最外层都是由金红石(TiO2)组成。二元合金TiNi的氧化膜呈现明显的两层，而TiNiPd合金的氧化膜则为四层。加稀土的TiNiPd(Ce)合金的氧化膜呈现出多层的结构，可分为五层。提出TiNiO3和Ti4Pd2O在氧化过程中充当了离子交换的媒介。试验显示，氧化后TiNi合金中钛的成分损失不大；而TiNiPd和TiNiPd(Ce)合金氧化后，钛的成分减少很多，显微硬度从合金表面到内部呈线性降低。     

FeMnSi系SMA预应变过程的正电子湮没研究

利用正电子湮没技术对一系列ＦｅＭｎＳｉ基形状合金的预应变过程进行了研究。结果显示形变过程吵同阶段缺陷结构的变化及其对合金成分的依赖关系，并就不同缺陷结构对合金形状记忆效应的影响进行了讨论。     

多晶Fe—28Mn—4Si合金组织和形状记忆效应

以光学显微镜和透射电镜观察了Ｆｅ－２８Ｍｎ－４Ｓｉ合金的组织结构，并以弯曲法测定合金的形状记忆效应（ＳＭＥ）的大小，分析了多晶Ｆｅ－２８Ｍｎ－４Ｓｉ合金的组织结构及其与ＳＭＥ的关系，合金在室温下存在大量的层错和ε马氏体，ε马氏体这间及其与层错间呈现严重的交叉，以弯曲法测定了合金在Ｍｓ点以下和以上的ＳＭＥ，Ｍｓ以上无预存ε马氏体状态时所测得的ＳＭＥ远大于Ｍｓ以下有预存ε马氏体状态的ＳＭＥ，表明预存ε     

形状记忆合金增强复合材料梁的弯曲

本文根据形状记忆合金的-维热-力学本构关系推导了形状记忆合金丝混杂的纤维增强复合材料梁的纯弯曲变形的本构关系,并对温度变化时梁的曲率变化问题作了分析。      

Ti—Ni形状记忆合金DSC曲线的特征

系统研究了Ｔｉ－Ｎｉ形状记忆合金时效后ＤＳＣ曲线的特征。结果表明，Ｔｉ－Ｎｉ合金的ＤＳＣ曲线分６种类型复杂ＤＳＣ曲线可用不完全循环法分析。根据成分时效工艺不同，Ｔｉ－Ｎｉ合金可发生７种可逆相变。     

基于形状记忆合金的智能混凝土梁桥设计与试验研究

研究了埋置形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)束的智能预应力空心板及梁桥的变形性能,探索了SMA在实际工程中的应用。提出了一种SMA在实际工程应用的设计方法,测量了SMA通电加热时产生的回复力、SMA的温度以及空心板和梁桥的变形,并试验研究了激励电流强度对SMA回复力产生速度的影响。结果表明:可以通过控制埋置在空心板内的SMA束的温度控制其产生附加预应力的大小,调节混凝土梁和桥的变形,从而提高桥梁结构的承载能力。     

NiTi形状记忆合金表面改性绝缘膜的研究

用三级反应溅射离子镀法在ＮｉＴｉ形状记忆合金基片上镀制ＴａＮ膜，并在６００℃干燥空气中氧化１ｈ，形成氧化膜。研究了氧化后的ＴａＮ膜的性能及其成分和结构，结果表明：膜完全氧化成ＴａＯ．Ｔａ，Ｎ，Ｏ等在膜中分布比较均匀，它的韧性良好，与基体结合强度高，绝缘性良好；膜－基体间约有４０ｎｍ的离子束混合区。     

SMA纤维混杂层合梁的振动分析

提出一类形状记忆合金(SMA)纤维混杂层合梁的数学模型。采用多胞模型、形状记忆合金一维本构关系分析方法,同时考虑铁木辛柯剪切和马氏体相变的影响。目的是为了更进一步了解层合梁的振动控制。SMA纤维用来作为驱动器,它能够改变弹性模量和回复力,以此改变梁的频率。分析了SMA纤维含量、铺设角度和横向剪切变形的影响。结果表明,通过激活形状记忆合金纤维及改变初始变形,对层合梁的自振频率有很强的控制和调节能力。