【摘要】：本文采用玻璃包覆法制備了不同F(xiàn)e摻雜的Ni-Mn-Ga基形狀記憶合金微米纖維,探索纖維制備工藝對(duì)纖維直徑、相結(jié)構(gòu)、結(jié)晶組織形貌影響的作用規(guī)律,研究了不同F(xiàn)e摻雜量合金纖維的組織結(jié)構(gòu)、相變溫度以及室溫下應(yīng)變回復(fù)性能的差異并對(duì)影響纖維性能的因素進(jìn)行了分析。通過對(duì)相變溫度接近室溫的Ni-Mn-Ga-Fe纖維進(jìn)行了不同去應(yīng)力退火和室溫下機(jī)械循環(huán)訓(xùn)練處理,對(duì)比研究了處理前后纖維應(yīng)變回復(fù)性能及其作用機(jī)制。結(jié)果表明:玻璃包覆法制備Ni-Mn-Ga基形狀記憶合金纖維的幾何尺寸和微觀結(jié)構(gòu)取決于制備過程中的收絲速度和冷卻水距離,其中收絲速度直接影響纖維直徑,隨著收絲速度的增加,纖維直徑顯著降低,尺寸較小的纖維成形過程中經(jīng)歷的冷卻速度更高,纖維晶化程度越低;冷卻水距離顯著影響纖維的結(jié)晶組織形態(tài),冷卻水距離較遠(yuǎn),纖維冷卻速度慢,最終形成粗大的樹枝晶。減小冷卻水距離,纖維晶粒細(xì)化,甚至形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。摻雜Fe元素對(duì)Ni-Mn-Ga合金纖維的結(jié)晶組織、相結(jié)構(gòu)、相變溫度及室溫力學(xué)性能影響非常明顯。隨著Fe含量增加,纖維晶粒細(xì)化,室溫下相結(jié)構(gòu)由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,相變溫度提高。固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化、應(yīng)力誘發(fā)相變及馬氏體再取向等因素導(dǎo)致纖維力學(xué)性能特別是斷裂應(yīng)變有明顯提高。Ni-Mn-Ga合金纖維由于相變溫度和斷裂強(qiáng)度低未出現(xiàn)相變超彈性,Fe元素的加入提高了 Ni-Mn-Ga合金纖維的相變溫度和材料斷裂強(qiáng)度,Ni55.07Mn15.76Ga23.4Fe5.77合金纖維在室溫下有明顯的相變對(duì)應(yīng)的應(yīng)力平臺(tái),但卸載時(shí)應(yīng)變回復(fù)性能相對(duì)較差,主要是纖維制備成形過程中殘余的內(nèi)部應(yīng)力阻礙了應(yīng)力卸載時(shí)馬氏體逆轉(zhuǎn)變的進(jìn)行。繼續(xù)增加Fe摻雜量至6.78%(at.%),纖維在室溫下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體結(jié)構(gòu),在加載-卸載循環(huán)中,由于應(yīng)力作用下不同馬氏體變體之間的再取向等因素作用,纖維表現(xiàn)出“類橡膠效應(yīng)”,在室溫下獲得了 18%的超大可回復(fù)應(yīng)變。對(duì)加載呈現(xiàn)明顯應(yīng)力平臺(tái)的Ni55.07Mn15.76Ga23.4Fe5.77纖維進(jìn)行不同溫度退火處理,殘余應(yīng)力得到釋放。隨著熱處理溫度的升高,纖維在施加拉伸應(yīng)力后卸載過程中馬氏體逆相變對(duì)應(yīng)的應(yīng)力平臺(tái)越來越明顯,其應(yīng)變回復(fù)性能提高,呈現(xiàn)出優(yōu)良的超彈性。經(jīng)過加載-卸載循環(huán)訓(xùn)練后,纖維性能趨于穩(wěn)定。相變應(yīng)力逐漸減小并趨于穩(wěn)定,應(yīng)變回復(fù)率提高,穩(wěn)定后單次循環(huán)吸收能量為4.3 MJ/m3。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG139.6;TQ340.1
【圖文】：

都是影響非線性超彈性的重要因素。逡逑形狀記ｆｃ合金的形狀記憶效應(yīng)和超彈性產(chǎn)生的本質(zhì)都與熱彈性馬氏體相變逡逑及其逆相變有關(guān)，區(qū)別在于前者是溫度場誘發(fā)的，后者是應(yīng)力場誘發(fā)的。圖１．２逡逑所示為形狀記憶合金表現(xiàn)出形狀記憶效應(yīng)或超彈性的條件示意圖。逡逑邐邐邐（ｎ邐／逡逑ＴｆＴｔ￣逡逑％邐！邐！邐！邐．？抑性逡逑｜邐形狀記憶效應(yīng)１邋Ｉ邋Ｖ邋Ｉ邐／邋賽逡逑１１邋ｍｆ逡逑？邐Ｉ邐ｙｆ邐Ｉ逡逑｜丨／丨Ｉ逡逑邐？邐Ｉ邐？邐，逡逑Ｍｒ邋Ｍｓ邋Ａｓ邋Ａｊ邐溫度逡逑圖１．２形狀記憶合金出現(xiàn)形狀記憶效應(yīng)、相變偽彈性與應(yīng)力、溫度的關(guān)系逡逑Ｆｉｇ．１．２邋Ｔｈｅ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｓｈａｐｅ邋ｍｅｍｏｒｙ邋ｅｆｆｅｃｔ，邋ｐｓｅｕｄｏｅｌａｓｔｉｃ，邋ｓｔｒｅｓｓ邋ａｎｄ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ逡逑ｉｎ邋ｓｈａｐｅ邋ｍｅｍｏｒｙ邋ａｌｌｏｙｓ逡逑在形狀記憶合金中還存在一種不涉及相變的大應(yīng)變回復(fù)現(xiàn)象，稱為類橡肢效逡逑應(yīng)（ｒｕｂｂｅｒ－ｌｉｋｅｂｅｈａｖｉｏｒ）。類橡肢效應(yīng)一般出現(xiàn)在時(shí)效一段時(shí)間后的形狀記憶合逡逑金馬氏體變形中，時(shí)效處理使得最初狀態(tài)的馬氏體變得穩(wěn)定，應(yīng)力作用下生成的逡逑馬氏體變體相對(duì)來說不穩(wěn)定，故應(yīng)力去除后變形能夠恢復(fù)，在宏觀上體現(xiàn)較大的逡逑應(yīng)變回復(fù)效果［６］。逡逑隨著新型形狀記憶合金被開發(fā)出來，磁控形狀記憶合金能夠在磁場作用下驅(qū)逡逑動(dòng)馬氏體孿晶界或馬氏體－母相界面而顯示出形狀記憶效應(yīng)或超彈性，兼具有溫逡逑控和磁控形狀記憶性能

而對(duì)于鐵磁性形狀記憶合金的應(yīng)用，目前芬蘭的的ＡｄａｐｔａＭａｔ公司的研究和逡逑產(chǎn)品的應(yīng)用開發(fā)較為成熟，采用鐵磁性形狀記憶合金制造的電機(jī)、真空閥、泵、逡逑縫紉機(jī)、驅(qū)動(dòng)器（見圖１．３）等產(chǎn)品具有很好的性能，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了系列化生產(chǎn)逡逑［８］。國內(nèi)倪立峰等人利用Ｎｉ－Ｔｉ形狀記憶合金設(shè)計(jì)制造了一種ＳＭＡ阻尼器，具有逡逑很好的耗能效果，在工程振動(dòng)控制方面有較好的應(yīng)用前景逡逑圖１．３邋ＡｄａｐｔａＭａｔ公司采用鐵磁性形狀記憶合金生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)器［８］逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｓｈａｐｅ邋ｍｅｍｏｒｙ邋ａｌｌｏｙｓ邋ｄｒｉｖｅｓ邋ｂｙ邋ＡｄａｐｔａＭａｔ１８１逡逑５逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 李愛群;陳鑫;左曉寶;;鐵磁形狀記憶合金研究進(jìn)展與展望(Ⅲ):應(yīng)用研究[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2011年03期

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本文編號(hào)：2737194