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Φ10mm NiTiNb形状记忆合金管接头数值模拟分析 被引量：6
1
作者 陈强 王克鲁 +1 位作者 鲁世强 李贵发 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2017年第2期74-77,共4页
采用数值模拟方法,研究了不同壁厚和内筋高度的NiTiNb形状记忆合金管接头径向应力与拉脱力随温度变化的定量关系。建立了能描述NiTiNb形状记忆合金管接头力学行为的本构方程,对径向应力与拉脱力进行了模拟计算,得到了NiTiNb形状记忆合... 采用数值模拟方法,研究了不同壁厚和内筋高度的NiTiNb形状记忆合金管接头径向应力与拉脱力随温度变化的定量关系。建立了能描述NiTiNb形状记忆合金管接头力学行为的本构方程,对径向应力与拉脱力进行了模拟计算,得到了NiTiNb形状记忆合金管接头在恒约束应变恢复过程中径向应力随温度的变化规律。采用数值模拟法分析了不同壁厚和内筋高度的管接头对径向应力的影响,掌握了拉脱力的变化规律,确定出NiTiNb形状记忆合金管接头最佳的壁厚和内筋高度。 展开更多
关键词 nitinb形状记忆合金 管接头 数值模拟 拉脱力
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“近单相”型NiTiNb形状记忆合金研究进展 被引量：2
2
作者 张永皞 孟玉堂 +2 位作者 范啟超 孙明艳 黄姝珂 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第19期3272-3276,共5页
NiTiNb形状记忆合金由于其独特的相变宽滞后特性而具有极大的工程便利性,但传统成分的Ni47Ti44Nb9合金由于含有大量的稀贵金属Nb而在一定程度上限制了其大规模的商业化推广。“近单相”型NiTiNb合金则属于一类低Nb含量的NiTi基形状记忆... NiTiNb形状记忆合金由于其独特的相变宽滞后特性而具有极大的工程便利性,但传统成分的Ni47Ti44Nb9合金由于含有大量的稀贵金属Nb而在一定程度上限制了其大规模的商业化推广。“近单相”型NiTiNb合金则属于一类低Nb含量的NiTi基形状记忆合金,其Nb含量相较于Ni47Ti44Nb9合金降低了1/2以上。该类合金不仅同样具备较优的形状记忆性能,同时也具备较宽的相变滞后,这些特征为其应用于实际工程提供了可能。“近单相”型NiTiNb合金虽然较早就已经出现,但近年来才逐渐受到人们的关注。在该合金中,由于大部分Nb元素主要以固溶态形式存在,使其既具有NiTi二元合金的优点,同时也具备NiTiNb宽滞后合金的部分特征。目前,人们对“近单相”合金的研究较多集中于微观组织、相变行为、力学性能以及形状记忆性能等多个方面。通过研究,人们已经基本掌握了“近单相”合金的特性和主要优势,而该合金低Nb含量的特性也为深入探讨Nb元素对合金相变行为和形状回复性能的影响机理提供了便利。基于现有研究,“近单相”合金中部分Nb元素可能以β-Nb相的形式存在,其数量不仅与Nb的绝对含量有关,也与合金中的Ni和Ti的原子比有关。由于β-Nb相的塑性变形不可回复,“近单相”合金优良的形状记忆性能主要归功于其较低的β-Nb相含量。虽然有学者证实了“近单相”合金在相变滞后方面的突出表现,并由此指出固溶Nb元素对相变滞后所起的关键作用,但研究亦表明低Nb合金的相变滞后尚不能完全达到Ni47Ti44Nb9合金的水平。此外,Nb含量的降低也可能对“近单相”合金的力学性能产生不利影响。因此,具备工程应用价值的“近单相”合金的Nb含量并不宜过低。本文整理了近年来人们在“近单相”型NiTiNb合金领域的研究成果,总结了该类合金在微观组织、相变行为、力学性能以及形状记忆效应等方面的特点,分析了其相较于传统高Nb合金的优势以及目前主要存在的不足,并对此类合金今后的改进和优化方向进行了展望。 展开更多
关键词 "近单相"nitinb合金 马氏体相变 微观组织 力学性能
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形状记忆合金嵌入式加固钢筋混凝土柱抗震性能试验 被引量：2
3
作者 邢国华 赵嘉华 +2 位作者 常召群 王浩楠 陆勇健 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第2期78-89,共12页
为研究形状记忆合金(SMA)嵌入式加固法对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,设计制作6根SMA嵌入式加固钢筋混凝土柱试件,通过低周往复荷载试验研究SMA筋加固混凝土柱的破坏过程及破坏模式,分析SMA加固量、轴压比和环包CFRP布对加固柱滞回性能... 为研究形状记忆合金(SMA)嵌入式加固法对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,设计制作6根SMA嵌入式加固钢筋混凝土柱试件,通过低周往复荷载试验研究SMA筋加固混凝土柱的破坏过程及破坏模式,分析SMA加固量、轴压比和环包CFRP布对加固柱滞回性能、位移延性、刚度退化和耗能等抗震性能的影响,基于数字图像相关法分析SMA筋嵌入式加固柱的曲率分布。结果表明:SMA筋嵌入式加固钢筋混凝土柱因柱脚处纵向受拉钢筋屈服和混凝土压溃形成塑性铰而破坏,主要表现为延性破坏模式;相同轴压比下,加固柱试件较普通混凝土柱承载力提高了51.2%~70.2%,位移延性和累计耗能也得到提升,抗震性能显著改善;随加固量增加,SMA筋嵌入式加固柱的耗能、塑性铰长度和极限位移显著提高;在层间位移角达到1/50之前,承载力没有明显下降;轴压比增大至0.4时,加固柱的峰值荷载和耗能能力增大,延性显著降低,环包CFRP布后加固柱的变形和耗能明显改善。基于平截面假定,提出SMA筋嵌入式加固钢筋混凝土柱受弯承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 钢筋混凝土柱 形状记忆合金 抗震性能 嵌入式加固 承载力 数字图像相关法
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格构式大行程形状记忆合金限位装置研究
4
作者 李永河 王国炎 +1 位作者 党新志 曹飒飒 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第1期61-73,共13页
为限制墩梁间过大的相对位移,在单根大行程形状记忆合金限位装置(long-stroke shape memory alloy restrainer,LSR)的基础上,拟提出一种基于形状记忆合金棒的格构式大行程限位装置(latticed long-stroke restrainer,LLSR)。该装置由具... 为限制墩梁间过大的相对位移,在单根大行程形状记忆合金限位装置(long-stroke shape memory alloy restrainer,LSR)的基础上,拟提出一种基于形状记忆合金棒的格构式大行程限位装置(latticed long-stroke restrainer,LLSR)。该装置由具有良好超弹性能和自复位性能的形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)棒、MC尼龙、钢管和缀条或者缀板组成。SMA棒可消耗地震动能量并提供自复位能力;MC尼龙和钢管构成防屈曲体系,可防止SMA棒在受压时发生屈曲。首先,阐明单根大行程形状记忆合金阻尼器和格构式大行程形状记忆合金阻尼器的构造和工作机理;其次,对不同热处理温度下的SMA棒进行拉伸试验,确定超弹性能最好的SMA棒,以超弹性能最好的SMA棒作为LSR的内芯,接着开展单根LSR的轴向拉压试验,进一步研究其力学性能;最后,以LSR试验数据为基础,并且基于ABAQUS有限元软件,对LLSR进行数值分析和参数分析,以数值分析和参数分析的结果为依据提出相应的设计方法。研究表明,LLSR不仅具有稳定的耗能能力,还有良好的自复位能力。 展开更多
关键词 格构式 阻尼器 形状记忆合金 MC尼龙 试验 自复位
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新型形状记忆合金阻尼器的性能试验研究与数值模拟方法
5
作者 张志强 张隽怡 +3 位作者 谢文博 卢艺静 唐自晶 刘欢 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期418-425,共8页
基于形状记忆合金(SMA)智能材料刚度可变的优异特性,设计了一种新型SMA阻尼器。当该阻尼器不处于中位时,SMA丝均处于受拉状态,从而提供较大的阻尼力。介绍了阻尼器的结构与组成、工作原理,给出了对应的力学模型。通过拉伸试验得到了SMA... 基于形状记忆合金(SMA)智能材料刚度可变的优异特性,设计了一种新型SMA阻尼器。当该阻尼器不处于中位时,SMA丝均处于受拉状态,从而提供较大的阻尼力。介绍了阻尼器的结构与组成、工作原理,给出了对应的力学模型。通过拉伸试验得到了SMA丝在不同温度下的力-变形关系,将阻尼器进行性能试验,得到了对应的阻尼系数,发现了阻尼器滞回曲线形状与SMA丝刚度有关。同时,随着温度升高,SMA丝的刚度逐渐增加,阻尼器的滞回曲线逐渐倾斜,且出力逐渐增大。最后,提出了SMA⁃VFD数值模拟算法,在Matlab中建立了数值模型,给出了SMA丝加卸载的判断规则,并通过试验验证了模型的准确性。 展开更多
关键词 形状记忆合金(SMA) 阻尼器 性能试验 数值模拟
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基于形状记忆合金的阀用线性力马达响应特性研究
6
作者 魏列江 蔡江荣 +2 位作者 万思梦 卢红煜 陈奕泽 《液压与气动》 北大核心 2025年第4期1-10,共10页
针对当前阀用电磁铁体积大、重量大、成本高等问题,提出用NiTi形状记忆合金丝通电加热驱动阀芯的线性力马达方案。在Brinson一维本构方程的基础上,建立了形状记忆合金热力学模型,并运用MATLAB Simulink进行不同电流下形状记忆合金丝的电... 针对当前阀用电磁铁体积大、重量大、成本高等问题,提出用NiTi形状记忆合金丝通电加热驱动阀芯的线性力马达方案。在Brinson一维本构方程的基础上,建立了形状记忆合金热力学模型,并运用MATLAB Simulink进行不同电流下形状记忆合金丝的电-热仿真,分析形状记忆合金丝的热量对线性力马达驱动响应特性的影响;理论计算得到直径0.5 mm时三种不同长度记忆合金丝在复位弹簧刚度为20 N/mm时的最大位移和驱动力。搭建试验台,环境温度22℃、电流6 A时,三种不同长度记忆合金丝均在0.5 s左右分别达到最大位移1.8、2.1、2.5 mm,对应驱动力为58.4、61、80 N;与仿真结果相比,位移和驱动力误差均在10%以内;断电自然冷却响应时间为5 s,总响应时间5.5 s。结果表明,采用形状记忆合金线性力马达驱动频响0.2 Hz以下的液压阀具有可行性。 展开更多
关键词 形状记忆合金 热力学 响应时间 位移 驱动力
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形状记忆合金驱动的外骨骼设计与控制研究 被引量：1
7
作者 李忠凯 张佳琦 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期109-113,共5页
受限于驱动原理,主动外骨骼机器人体积大、结构复杂;被动外骨骼机器人助力能力较弱、不能主动调节功率密度与时间的匹配关系。针对上述问题,提出基于形状记忆合金丝(SMA)的半主动式踝关节外骨骼机器人。首先,分析人体步态进行过程中的... 受限于驱动原理,主动外骨骼机器人体积大、结构复杂;被动外骨骼机器人助力能力较弱、不能主动调节功率密度与时间的匹配关系。针对上述问题,提出基于形状记忆合金丝(SMA)的半主动式踝关节外骨骼机器人。首先,分析人体步态进行过程中的力和位移,确定设计参数;然后,对踝关节外骨骼机器人的整体与核心驱动源进行设计,构建基于形状记忆合金的半主动式踝关节外骨骼机器人,重约314 g,踝关节旋转15°;最后,通过实验研究,验证本外骨骼机器人能够储能1150 J,为踝关节提供有效助力。 展开更多
关键词 形状记忆合金 踝关节外骨骼机器人 开环控制 半主动外骨骼机器人
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轧制+电脉冲耦合处理协同提升Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)高温形状记忆合金塑性与超弹性机制研究
8
作者 殷海琛 黄金城 +3 位作者 张欣 王广春 刘闪 李建辉 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第7期93-101,共9页
为提高高温形状记忆合金的力学性能和功能稳定性,以Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金为研究对象,提出了一种轧制+电脉冲耦合处理技术。通过差示扫描量热仪、透射电子显微镜、力学性能和超弹性测试,探究了孪晶马氏体与位错增殖机制下脉冲... 为提高高温形状记忆合金的力学性能和功能稳定性,以Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金为研究对象,提出了一种轧制+电脉冲耦合处理技术。通过差示扫描量热仪、透射电子显微镜、力学性能和超弹性测试,探究了孪晶马氏体与位错增殖机制下脉冲电流热效应和非热效应诱发的Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金塑性和超弹性协同提升的微观机制。结果表明:轧制+电脉冲耦合处理是一种协同提升Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金塑性和超弹性的有效技术手段,最优工艺参数为:50%轧制变形配合50μs/250 Hz电脉冲处理,最优脉冲电流的作用温度为550℃。与铸态Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金相比,经过轧制+电脉冲耦合处理的合金塑性提高50%,超弹性及其稳定性得到显著提高;塑性和超弹性的协同提升主要归因于脉冲电流对轧制态Ni_(50.3)Ti_(29.7)Hf_(20)合金缺陷的靶向作用和对微观组织的均质作用。 展开更多
关键词 高温形状记忆合金 电脉冲处理 微观组织 塑性 超弹性
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电弧增材制造NiTi形状记忆合金研究进展
9
作者 李仲瀚 刘高飞 +2 位作者 李诗翰 王协彬 郝世杰 《材料工程》 北大核心 2025年第5期103-118,共16页
NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新... NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)因其独特的超弹性和形状记忆效应得到了广泛应用。然而,传统制造方法难以制备复杂形状和精确调控微观组织的NiTi合金。电弧增材制造(WAAM)技术因其逐层沉积的特点,为NiTi合金的制备提供了新的解决方案。本文综述了电弧增材制造NiTi形状记忆合金的研究进展,着重探讨了工艺参数对其微观组织、相变行为及力学性能的影响。分析了不同电弧工艺(如熔化极气体保护焊、钨极气体保护焊和冷金属过渡)在制备NiTi合金时的优缺点,并总结了电弧增材制造技术在成型质量、相变温度调控和力学性能方面的最新成果。重点探讨了电弧增材制造逐层沉积过程中,由高热输入、低冷却速率和重复热循环导致的显著微观结构不均匀性和氧化问题,这对力学性能及超弹性表现产生了不利影响。针对该问题,提出了通过工艺优化、主动冷却、引入第三元素及热处理等手段来改善材料均匀性的策略。此外,本文还讨论了NiTi合金与其他金属的异质结构设计,指出电弧增材制造制备多材料复合结构在高性能器件中的潜力。尽管电弧增材制造在制备复杂形状和多材料结构方面具有优势,但仍面临氧化、元素蒸发及层间结合性差等问题。未来研究需聚焦于热处理优化与微观组织调控,开发新型多金属复合材料,探索提高界面结合性和抗氧化能力的创新手段,以进一步提高NiTi合金的性能并扩大其应用领域。 展开更多
关键词 NITI形状记忆合金 电弧增材制造 微观组织 功能特性 异质结构
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7×7构型NiTi形状记忆合金绞线超弹性试验研究
10
作者 周玉浩 连鸣 +1 位作者 苏明周 王颜凯 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期213-227,共15页
重点探讨了单丝直径为1.0 mm的7×7构型超弹性形状记忆合金(SMA)绞线的力学性能,主要关注其回复能力和耗能能力.分析了热处理方案、应变幅值、循环加载、预训练和加载速率对SMA绞线的残余应变、能量耗散、等效黏滞阻尼比、强度和刚... 重点探讨了单丝直径为1.0 mm的7×7构型超弹性形状记忆合金(SMA)绞线的力学性能,主要关注其回复能力和耗能能力.分析了热处理方案、应变幅值、循环加载、预训练和加载速率对SMA绞线的残余应变、能量耗散、等效黏滞阻尼比、强度和刚度的影响.此外,通过单调拉伸试验比较了SMA绞线与SMA丝材的抗拉强度和极限应变.结果表明,经过400℃下退火10 min后,SMA绞线具有出色的超弹性性能,应变回复率达到91.7%.在恒定应变幅值加卸载训练下,SMA绞线的力学性能逐渐趋于稳定,应在工程应用中予以考虑;通过预训练的方式可以显著提高SMA绞线的回复能力,未经热处理和退火10 min的试件在预训练后残余应变分别降低了47%和41%;当加载速率大于5×10^(-4)s^(-1)后,SMA绞线的滞回环形态对加载速率的变化不敏感;与SMA丝材相比,SMA绞线具有更好的延性和鲁棒性,适用于在大变形情况下提供足够的恢复力;试验结果为SMA绞线的工程应用提供了试验数据支持. 展开更多
关键词 形状记忆合金绞线 超弹性 热处理方案 预训练 力学性能
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形状记忆合金结构的拓扑优化设计方法
11
作者 陈世瞳 丁晓红 熊敏 《上海理工大学学报》 北大核心 2025年第3期239-248,共10页
针对形状记忆合金的超弹性特性,结合余弦型本构模型和固体各向同性材料惩罚模型,建立材料插值函数,并利用变密度拓扑优化方法,实现了考虑形状记忆合金材料非线性的结构拓扑优化设计。将提出的方法应用于二维和三维结构设计,并利用静力... 针对形状记忆合金的超弹性特性,结合余弦型本构模型和固体各向同性材料惩罚模型,建立材料插值函数,并利用变密度拓扑优化方法,实现了考虑形状记忆合金材料非线性的结构拓扑优化设计。将提出的方法应用于二维和三维结构设计,并利用静力学分析和马氏体相变演化分析方法,对优化设计结构进行研究。结果表明:相比传统优化设计方法,本文提出的优化方法所得结构具有较好的力学性能,受静力载荷时,结构内部最大应力相比传统优化结构下降19.57%,最大位移下降31.03%;在马氏体相变演化分析中,加载结束时的最大马氏体体积分数下降了20.27%。本文所提出的优化设计方法获得的结构内部整体应力分布较为平均,不易发生局部的应力集中,且马氏体相变导致的变形较小。 展开更多
关键词 形状记忆合金 拓扑优化 结构设计 材料非线性 马氏体相变演化
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时效处理对Ni-Ti形状记忆合金马氏体相变行为与超弹性的影响
12
作者 章涛 顾嘉俊 孔永华 《功能材料》 北大核心 2025年第6期6221-6228,共8页
为富镍Ni-Ti合金冷拔前预处理工艺提供依据,以50.8Ni-Ti合金为对象,通过不同温度时效处理工艺对50.8Ni-Ti合金马氏体相变行为与超弹性的影响规律的研究。结果表明,350℃时效时效5 h后Ni-Ti合金由于析出相诱发R相变,Ms逐渐升高但升温幅... 为富镍Ni-Ti合金冷拔前预处理工艺提供依据,以50.8Ni-Ti合金为对象,通过不同温度时效处理工艺对50.8Ni-Ti合金马氏体相变行为与超弹性的影响规律的研究。结果表明,350℃时效时效5 h后Ni-Ti合金由于析出相诱发R相变,Ms逐渐升高但升温幅度不大;450℃时效后,随着时效时间增加,析出相大量析出且均匀富分布导致时效态Ni-Ti合金相变类型由两步相变转变为(B2→B19′/B19′→R→B2)型相变。Ms整体提高但仍未达到室温,Ms从-60℃(1 h)最终升至11.1℃(20 h);550℃时效后,由于析出相尺寸随着温度升高而增大,时效态Ni-Ti合金相变类型由(B2→R→B19′/B19′→R→B2)型相变转变为(B2→B19′/B19′→B2)型相变,Ms从-32.53℃(1 h)最终升至29.17℃(20 h)。时效温度为350℃,时效时间分别为1、2、5 h与450℃时效1 h时,Ni-Ti合金时效处理样品具备超弹性;时效温度为450℃时效5 h和550℃时效5 h时,合金部分具备超弹性条件;其他时效条件下,合金在加载过程中,除部分马氏体弹性变形恢复,残余应变为3%~5%,合金在常温(25℃)下无超弹性。综上并结合冷拔生产工艺,不同温度短时间时效无法获得室温马氏体相,可选择时效处理引入R相去除超弹性。550℃时效1 h为50.8Ni-Ti合金冷拔预处理最佳方案。 展开更多
关键词 NI-TI形状记忆合金 时效处理 相变 超弹性
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基于形状记忆合金调控的太阳电池跟踪技术研究
13
作者 袁畅 齐德宇 +3 位作者 郑澳洲 刘存良 谢坤 孟宪龙 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期393-400,共8页
提出一种基于形状记忆合金(SMA)驱动的太阳电池角度调节装置,根据SMA弹簧的力学和SMA电阻行为模型构建新型角度调节装置的控制方法和策略,实验验证不同驱动电压对装置性能的影响,发现在1.5 V驱动电压下装置响应速度快且恢复时间短,表现... 提出一种基于形状记忆合金(SMA)驱动的太阳电池角度调节装置,根据SMA弹簧的力学和SMA电阻行为模型构建新型角度调节装置的控制方法和策略,实验验证不同驱动电压对装置性能的影响,发现在1.5 V驱动电压下装置响应速度快且恢复时间短,表现最佳。研究表明,此角度调整装置可显著提高太阳电池在不同时间的输出功率。 展开更多
关键词 太阳能发电 太阳电池 形状记忆合金 追踪器 I-V特性
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Co和Cu元素含量对高熵形状记忆合金微观组织与性能的影响
14
作者 段望春 郑冬 +3 位作者 张龙 赵燕春 马虎文 冯远飞 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第1期39-45,共7页
采用磁悬浮水冷铜坩埚熔炼及负压铜模吸铸法制备了Ti_(25)Zr_(10)Hf_(15)Ni_(25)Cu_(25-x)Co_(x)(x=5,10,15 at.%)高熵形状记忆合金,利用XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站对合金的相结构、微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的进行了... 采用磁悬浮水冷铜坩埚熔炼及负压铜模吸铸法制备了Ti_(25)Zr_(10)Hf_(15)Ni_(25)Cu_(25-x)Co_(x)(x=5,10,15 at.%)高熵形状记忆合金,利用XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站对合金的相结构、微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的进行了测试分析。结果表明,铸态合金组织为B2奥氏体单相结构,压缩断裂后为B2+B19'相,且随着Co含量的增加,晶粒尺寸先减小后增大。随着Co含量的增加,体系的抗压强度和塑性呈现先增加后降低的趋势,且随着尺寸的减小试样的强度和塑性略有提高,Ti_(25)Zr_(10)Hf_(15)Ni_(25)Cu_(15)Co_(10)合金的综合力学性能最佳,抗压强度及塑性分别达到2694.65 MPa和26.55%。在3.5 wt.%NaCl溶液中,合金的耐腐蚀性随Co含量的增加先上升再下降。 展开更多
关键词 高熵形状记忆合金 微合金化 力学性能 相变诱导塑性 腐蚀性能
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铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震连续梁桥地震反应分析
15
作者 尚继英 娄东旭 +2 位作者 韩建平 宋炳磊 马润博 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期262-271,共10页
针对传统摩擦复摆隔震桥梁支座位移过大、自复位能力不足等问题,利用变摩擦机制和形状记忆合金的超弹性特性,研发了一种新型铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震支座(iron-based shape memory alloy-double-concave variable friction pend... 针对传统摩擦复摆隔震桥梁支座位移过大、自复位能力不足等问题,利用变摩擦机制和形状记忆合金的超弹性特性,研发了一种新型铁基形状记忆合金-变摩擦复摆隔震支座(iron-based shape memory alloy-double-concave variable friction pendulum bearing,Fe-SMA-DVFPB)。构建其本构模型,并确定其等效分析模型。提出Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁基于位移的抗震设计方法,以实际工程为背景,分别设计了应用不同类型支座的隔震桥梁,并对用不同类型支座隔震的桥梁抗震性能进行对比分析。研究表明:相比传统摩擦复摆支座隔震桥梁,Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座相对位移最大减小量为23.79%,残余位移最大减小量为93.56%;应用Fe-SMA-DVFPB隔震支座能更有效地控制支座相对位移与残余位移;Fe-SMA-DVFPB隔震桥梁支座相对位移与残余位移减小量明显大于墩底弯矩和剪力增加量。Fe-SMA-DVFPB能够进一步提升桥梁的震后可恢复能力。 展开更多
关键词 铁基形状记忆合金(Fe-SMA) 变摩擦复摆隔震支座(DVFPB) 本构模型 等效分析模型 抗震性能
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加载频率对镍钛形状记忆合金循环压缩过程中相变、塑性与传热相互作用的影响
16
作者 张括 李明鹏 +1 位作者 周国安 张龄匀 《材料导报》 北大核心 2025年第10期172-177,共6页
探讨了多晶超弹性镍钛形状记忆合金在静止空气环境下位移控制循环的压缩响应,特别关注了在最大应变4.2%的条件下,频率范围为0.0007~50 Hz合金的动态行为。深入探讨了相变、奥氏体相的塑性流动以及传热这三种机制之间的相互作用。利用热... 探讨了多晶超弹性镍钛形状记忆合金在静止空气环境下位移控制循环的压缩响应,特别关注了在最大应变4.2%的条件下,频率范围为0.0007~50 Hz合金的动态行为。深入探讨了相变、奥氏体相的塑性流动以及传热这三种机制之间的相互作用。利用热成像技术同步记录了温度振荡与应力-应变关系的动态演变。研究结果显示,在给定应变条件下,存在一个关键的频率阈值。当频率低于这一阈值时,热机械响应主要由纯相变与传热之间的频率依赖耦合所主导;一旦频率超过该阈值,奥氏体相的宏观塑性变形便会显著参与循环的瞬态阶段,并与相变和传热发生复杂的相互作用。这一发现为深入理解镍钛形状记忆合金在动态加载条件下的性能提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 形状记忆合金 循环压缩 热累计 塑性变形 频率效应
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高性能β型Ti-Nb基形状记忆合金研究进展
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作者 魏金 尚勇 +2 位作者 刘仲礼 冯欣欣 衣晓洋 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第2期230-244,共15页
β型Ti-Nb基形状记忆合金因兼备良好的冷热加工性能、较低的弹性模量、较高的耐蚀性、优异的生物相容性以及较好的形状记忆效应与超弹性而逐渐成为生物医用领域的研究热点。然而,传统β型Ti-Nb基记忆合金的超弹应变较低,远低于现阶段商... β型Ti-Nb基形状记忆合金因兼备良好的冷热加工性能、较低的弹性模量、较高的耐蚀性、优异的生物相容性以及较好的形状记忆效应与超弹性而逐渐成为生物医用领域的研究热点。然而,传统β型Ti-Nb基记忆合金的超弹应变较低,远低于现阶段商用生物医用Ti-Ni二元合金,这限制了其在生物医用领域的应用。为了进一步促进β型Ti-Nb基记忆合金在生物医用领域的实际应用,目前主要是采取微观组织结构调控与合金化等手段改善其超弹性行为。本文重点阐述了现阶段所采取的措施与微观组织结构、马氏体相变及超弹性间的内在联系,揭示改善超弹性的物理本质。同时,对生物医用β型Ti-Nb基记忆合金的力学性能、耐磨耐蚀性以及生物相容性进行了简单回顾。最后,展望了β型Ti-Nb基记忆合金在未来研究过程中需要突破的重点与难点。 展开更多
关键词 形状记忆合金 β型Ti-Nb基合金 微观组织结构 马氏体相变 超弹性
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NiTi形状记忆合金的功能特性及其应用发展 被引量：11
18
作者 杨超 廖雨欣 +3 位作者 卢海洲 颜安 蔡潍锶 李鹏旭 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期60-77,共18页
NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且... NiTi形状记忆合金(shape memory alloys,SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变,根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。而NiTi SMAs的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面,可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件。为充分发挥NiTi SMAs的功能,研究者们不断开发NiTi SMAs相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展NiTi SMAs的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用,详细介绍和讨论了NiTi SMAs的功能特性、关注问题和应用领域。同时,也对NiTi SMAs阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后,展望了NiTi SMAs在各领域应用上尚需重点关注的问题:利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升;通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导,并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大;提高NiTi SMAs在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此,推动NiTi SMAs在不同应用领域的个性化和功能定制化,尚需大量的跨学科研究。 展开更多
关键词 NITI形状记忆合金 功能特性 智能结构
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形状记忆合金增强水泥基复合材料及其构件研究进展 被引量：2
19
作者 秦煜 王亭 +2 位作者 辛景舟 汤喻杰 王威娜 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期47-55,共9页
传统的水泥基材料适用性强、经济性高、用途广泛,但是容易开裂,难以恢复。通过热弹性马氏体相变及其逆相变,形状记忆合金拥有了独特的形状记忆效应、超弹性等卓越性能。因此,可以利用形状记忆合金增强水泥基材料及构件,克服传统水泥基... 传统的水泥基材料适用性强、经济性高、用途广泛,但是容易开裂,难以恢复。通过热弹性马氏体相变及其逆相变,形状记忆合金拥有了独特的形状记忆效应、超弹性等卓越性能。因此,可以利用形状记忆合金增强水泥基材料及构件,克服传统水泥基材料抗裂性能差的缺陷,改善水泥基材料构件的开裂和变形自恢复能力。本文从形状记忆合金的材料特性与种类、形状记忆合金纤维增强水泥基复合材料及形状记忆合金筋材增强水泥基复合材料构件三个方面进行综合阐述,并指出现有研究中存在的不足,展望了形状记忆合金增强水泥基复合材料的发展前景。 展开更多
关键词 形状记忆合金 水泥基复合材料 自恢复 形状记忆效应 超弹性
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超弹性形状记忆合金自恢复与耗能平衡设计理念 被引量：1
20
作者 强旭红 蹇楠毅 姜旭 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1501-1508,1557,共9页
超弹性形状记忆合金具有优越的自恢复性能,在工程抗震应用中能够赋予结构完美的自复位性能,但由于其超弹性旗帜形本构关系,自身耗能能力十分有限,致使其难以满足结构地震下的抗震需求。探求在保留形状记忆合金自恢复性能的前提下,尝试... 超弹性形状记忆合金具有优越的自恢复性能,在工程抗震应用中能够赋予结构完美的自复位性能,但由于其超弹性旗帜形本构关系,自身耗能能力十分有限,致使其难以满足结构地震下的抗震需求。探求在保留形状记忆合金自恢复性能的前提下,尝试将超弹性形状记忆合金与摩擦阻尼器组合应用,以使形状记忆合金系统的耗能能力最大化。首先,对超弹性形状记忆合金自恢复耗能平衡设计理念进行深入研究,引入系统平衡参数的概念,提出相应的配比设计公式;随后,通过开展形状记忆合金超弹性性能试验、简易摩擦阻尼器试验以及组合张拉试验,证明上述平衡设计理念的实用性以及平衡设计公式的可行性。平衡设计理念的提出以及其验证能够推进并指导形状记忆合金在工程抗震中的应用。 展开更多
关键词 形状记忆合金 超弹性 耗能能力 平衡设计 摩擦阻尼器
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