基于形状记忆合金弹簧阵列的人工肌肉设计与研究

针对形状记忆合金（SMA）丝、SMA弹簧驱动力和输出位移小的缺陷,提出了基于SMA弹簧阵列的人工肌肉设计方法。利用仿生学原理,设计了SMA弹簧阵列的空间串并联结构,推导了人工肌肉驱动力计算公式,对其输出模拟量用组合学方法进行了分析。利用UG和ADAMS建立了人工肌肉的多体动力学模型,同时,在Simulink上建立了人工肌肉的激活控制模型,在这些基础上,模拟仿生手臂弯曲伸展运动的工作过程,分析该人工肌肉的驱动和控制特性。仿真结果表明,SMA弹簧阵列结构能显著增大SMA驱动器输出位移和驱动力,并简化模拟量输出的控制。     

不同黏结条件下SMA驱动混凝土柱轴压试验研究

对相同混凝土配合比的5组混凝土柱(1组全黏结SMA(形状记忆合金)驱动混凝土柱,1组半黏结SMA驱动混凝土柱,1组无黏结SMA驱动混凝土柱,1组全黏结SMA未驱动混凝土柱,1组素混凝土柱)进行了轴压试验研究,比较分析了5组混凝土柱的纵向应变、横向应变、极限荷载、裂现荷载等轴压性能.结果表明:SMA混凝土柱抗裂性能大小顺序为:半黏结SMA驱动混凝土柱＞全黏结SMA驱动混凝土柱＞无黏结SMA驱动混凝土柱＞全黏结SMA未驱动混凝土柱;SMA混凝土柱的极限荷载大致相等,并且都比素混凝土柱大;SMA螺旋箍筋与混凝土半黏结将有利于SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加预应力;可利用SMA螺旋箍筋对混凝土柱施加较大的预应力,实现对混凝土柱的变形控制.     

退火及变形工艺对Ti-51.1Ni形状记忆合金性能的影响

采用拉伸实验研究了退火温度、变形速率、变形温度和应力-应变循环等对退火态Ti-51.1Ni形状记忆合金力学性能、形状记忆效应(SME)和超弹性(SE)的影响。结果表明,随退火温度(T_a)升高,Ti-51.1Ni合金的抗拉强度(R_m)先升高后降低,极大值1650 MPa和极小值1060 MPa分别在400℃和650℃退火后取得,650℃退火态合金的塑性最好。当变形速率在2～12 mm/min范围内时,变形速率对Ti-51.1Ni合金拉伸性能影响不大。随T_a升高,合金的应力诱发马氏体临界应力(σ_M)先降低后升高,残余应变(ε_r)先升高后降低,350℃和600℃以上温度退火态合金呈SE,400～550℃退火态合金呈SME。随变形温度(T_d)升高,合金的σ_M升高,ε_r降低,形状记忆行为由SME向SE转变;当T_d为-20℃和0℃时合金呈SME,T_d为25℃时合金呈SME+SE,T_d超过25℃后合金呈SE。随应力-应变循环次数增加,350℃退火态合金的SE最稳定,500℃退火态合金的SME最稳定。     

形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器设计与分析

提出了一种兼具自复位、变摩擦和高耗能于一体的新型形状记忆合金-弧面摩擦复合阻尼器,该阻尼器由形状记忆合金复位装置和变摩擦耗能装置两部分组成。基于Brinson模型和摩擦学建立了该阻尼器的恢复力模型,并利用Simulink对其力学性能进行了数值模拟。研究结果表明:所建立的恢复力模型能够很好地描述该阻尼器的力学性能;随着位移幅值的增加,阻尼器的耗能能力逐渐增大,加载频率对其耗能能力影响不大,在建筑结构中能够保持稳定的耗能特性,具有一定的工程应用前景。     

Ni-Mn基多晶铁磁形状记忆合金的韧化

固态制冷技术由于具有环保、高效、节能的特点,因而有望取代传统的气体压缩式制冷技术。在各种有竞争力的制冷剂中,Ni-Mn基铁磁形状记忆合金由于具有磁热效应、弹热效应、压热效应、磁阻、磁致应变等多功能特性而受到了人们的广泛关注。近年来,材料工程师及科学家们对Ni-Mn基磁形状记忆合金的热效应开展了一列深入的研究并取得了众多研究成果,但Ni-Mn基合金韧性较低,导致性能衰减快、循环稳定性差,限制了Ni-Mn基合金的应用。综述了传统的过渡族元素、稀土元素和类金属元素掺杂引起的固溶强化、第二相强化、细晶强化和晶界净化与修饰对Ni-Mn基合金韧性的影响规律,比较了不同方法在Ni-Mn基合金韧性增强方面的优缺点,归纳了近年来受到重视的尺寸效应和全d轨道杂化等强韧化机理,分析了轨道杂化途径存在的主要问题,展望了Ni-Mn基合金的研究和发展方向,对促进Ni-Mn基合金在功能器件等领域的应用具有重要的意义。     

光电子显微术的原理和应用

近十年来,光电子显微技术取得了长足进步并已商业化。光电子显微是一种高衬度的成像技术,对材料表面电子结构高度敏感。本文介绍光电子显微镜的成像原理,并着重分析其衬度机制。简要总结光电子显微术在表面结构分析,表面化学,磁学,以及半导体器件表征等方面的应用。目前光电子显微术的两个重要发展方向是利用同步辐射光源和脉冲激光光源做激发源;利用脉冲激光的多光子激发光电子显微术可以对较高功函数（大于光子能量）的材料成像;而脉冲时间分辨光电子显微术可用来研究表面瞬态电子的弛豫动力学机制。文章介绍了在实现飞秒时间分辨以及多光子激发的光电子显微方面的进展。我们利用多光子光电显微术对溅射制备的纳米结构银薄膜表面进行成像,结果表明多光子成像照片上存在一些高强度的亮点,而在单光子成像照片未观察到类似现象。推测这些亮点源于纳米结构银表面的等离子激元的高局域选择性激发。文章还介绍了利用光电子显微术原位观察CuZnAl形状记忆合金的热诱导相变。     

NiTi形状记忆合金纤维拔出中的力学问题

对NiTi 形状记忆合金纤维拔出的力学模型进行了探讨。在恒温状态下, 考虑纤维和基体间的界面摩擦力, 分别用两种本构理论, 即Tanaka 的指数模型和C. Liang 的余弦模型, 讨论了形状记忆合金纤维在变轴力作用下的拉伸问题。推导了形状记忆合金纤维拔出量的表达式, 并给出数值计算结果。由指数模型和余弦模型得到的结果非常吻合, 证明了这种理论方法是正确的。      

新型金属基复合材料制备工艺

<正>韩国专利KR200456567中公布了一种新型金属基复合材料制备工艺。该复合材料的特点是采用形状记忆合金纤维代替陶瓷纤维或长纤维作为增强相。在制备的复合材料中,形状记忆合金纤维有序排列,并且没有孔隙或缺陷形成。该复合材料的制备工序     

NiTi形状记忆合金丝的加热电流与相变时间关系的研究

文中针对形状记忆合金在军事应用上的缺点,提出利用电流驱动SMA实现对SMA的变形时刻和变形时间的精确控制,并通过传热学理论分析与试验得出SMA相变时间和加热电流的经验公式。     

Ti-Ni形状记忆合金环超弹阻尼器的阻尼特性研究

应用Ti-Ni形状记忆合金环作耗能元件设计了一种新型的阻尼器,介绍了Ti-Ni合金环的制备及热处理工艺,并测试了其力学性能.分析了加载卸载过程中力-位移曲线与环内应力的关系.当无档板对Ti-Ni合金环进行横向约束时,由于环内的应力没达到应力诱发马氏体相变的临界应力,表现为线弹性,并且回复力非常小.当档板对环施加水平约束,出现滞迟耗能.随着位移的增加,回复力和滞迟环的面积都大幅度增加,滞迟环形状发生变化.小位移时,滞迟环为透镜状,当位移达到一定值时,滞迟环为倒三角形.倒三角形的滞迟环与双折线形滞迟环相比,在振动控制过程中具有更好的阻尼效果.