【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图1

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图2

研究背景

形状记忆合金被制成薄膜、泡沫或线材的形式时,在小型器件(如微机电系统或微执行器)中显示出潜在的应用前景。在热循环过程中,通过马氏体相变产生的可逆自发形状变化被称为双程形状记忆效应(two-way shape memory effect, TWSME)。TWSME的机理通常归因于立方相中各向异性或内应力的存在。把记忆合金制作的元件在外加应力作用下,反复加热和冷却。当合金加热,恢复到它原来的形状时,即可输出力而做功。通常这种合金的双程记忆效应,配上偏置弹簧制成各种驱动器。TWSME的强度和可逆性取决于样品的微观结构。目前,在传感器中的应用主要是在热循环应力作用下完成。Ti-Ni合金优异的TWSME已经得到了广泛的研究,并在实际应用中得到了广泛的应用。在Ni-Mn-Ga块体单晶和多晶薄膜中也观察到了TWSME,作为具有超细晶结构之一的Ni-Mn-Ga小尺寸纤维,因其特殊的尺寸和微结构特征表现出与块体合金、薄带及薄膜所不同的优异功能或有趣的物理现象,引起了学术界的广泛兴趣与关注。

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图3

主要创新点

通过熔体抽拉技术制备Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5多晶纤维,采用步进式热处理释放因快速凝固引入的内应力和缺陷,热处理后原子有序度显著提高,孪晶界平直,在恒应力作用下一个热循环中母相和马氏体相的形状得到完全恢复。双程形状记忆曲线显示了热弹性马氏体相变的两个基本特征:可逆性和热滞性。与诸如Ti-Ni和Cu-Al-Ni的其他合金相比,Fe掺杂的纤维显示出较小的应变-应力依赖性,在恒应变输出的驱动中是有益的。

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图4

主要结果和结论

(1)纤维在铜轮表面形核、Ar气氛中自由凝固使得纤维的截面呈现“D”字形。热处理后原子有序度显著提高,孪晶界较制备态纤维相比更为平直。

(2)热处理态纤维施加198 MPa拉伸应力后,双程形状记忆应变达到1.32%,纤维在加热和冷却过程中实现了100%应变恢复。

(3)纤维的马氏体相变温度与外加应力的线性关系符合Clausius-Clapeyron方程,且随着应力增加,马氏体相变温度向高温区移动。

(4)Fe掺杂的形状记忆Ni-Mn-Ga纤维具有良好的马氏体相变及应变完全恢复的双程形状记忆效应,显示出较小的应变-应力依赖性,在恒应变输出的驱动中是有益的。

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图5


团队介绍

该项工作由齐齐哈尔大学物理系刘艳芬博士团队共同完成,该团队长期专注于金属磁性材料科学领域,聚焦于新型磁致冷工质Heusler型Ni-Mn-Ga形状记忆合金,在以下方面开展科研工作:形状记忆合金纤维的制备、热处理、小尺寸效应、马氏体相变行为的表征、提高超弹性的应变恢复率、形状记忆效应等力学方面及正、逆磁热效应等方面研究。

目前课题组正承担国家自然科学基金项目“快速凝固超细晶纤维的制备及磁热特性研究”,黑龙江省自然科学基金“微尺度熔体抽拉铁磁形状记忆纤维的双功能特性研究”;黑龙江省省属本科高校基本科研业务费面上项目“微尺度形状记忆金属丝的可控制备及形状记忆效应研究”等。




原文出处:

Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应

(点击查看全文)

刘艳芬, 张学习, 沈红先, 孙剑飞, 温亚芹, 王欢, 任晓辉, 阴爽

材料工程,2021, 49 (3): 41-47.   

DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000518




【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的图6

形状记忆合金

【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的评论0条

    暂无评论

    【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的相关视频课程

    【论文介绍】Ni50.1Mn24.1Ga20.3Fe5.5形状记忆合金多晶纤维的双程形状记忆效应的相关案例教程

    奥氏体 碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体,仍保持γ-Fe的面心立方晶格 特征: 一般是存在于高温下的组织,200-300℃奥氏体开始分解; 随加热温度升高晶粒将逐渐长大。一定温度下,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大。 晶界比较直,呈规则多边形; 无磁性,塑性很好,强度较低,具有一定韧性; 淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体针间的空隙处。 过冷奥氏体 在A1温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体
    导读 现代材料可以分为四大类——金属、高分子、陶瓷和复合材料。尽管目前高分子材料飞速发展,但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料,那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。下面就为各位详细介绍吧。 钢铁由铁矿石提炼而成,来源丰富,价格低廉。钢铁又称为铁碳合金,是铁(Fe)与碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)以及其他少量元素(Cr、V等)所组成的合金。通过
    碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织,经淬火得到的是非平衡组织。因此,研究热处理后的组织时,不仅要参考铁碳相图,而且更主要的是参考钢的等温转变曲线(C曲线)。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量,C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件;而CCT曲线(奥氏体连续冷却曲线)适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线,也能够估计
    先回忆一下铁碳合金相图 ↓↓ 奥氏体 定义:碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体,仍保持γ-Fe的面心立方晶格 特征:奥氏体是一般钢在高温下的组织,其存在有一定的温度和成分范围。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温,这种奥氏体称残留奥氏体。奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成,晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小,晶粒边界呈不规则的弧形。经过一段时间加热或保温,晶粒将长大,晶粒边界可
    01 调质金相检验 调质是将亚共析钢加热超过Ac3以上30-50℃,当工件淬火温度正常,保温时间足够,且冷却速度也较高,过冷奥氏体在淬火过程中未发生分解,则淬火后得到的组织应是板条状马氏体和针片状马氏体。在中高温回火过程中,马氏体中析出碳化物,获得回火索氏体或回火屈氏体。 1.1 调质组织与评定 为确保高强度螺栓淬火时奥氏体化充分,淬火组织均匀,无未溶铁素体及非马氏体组织,必须充分重视淬火态组织的
    影响力
    粉丝
    内容
    获赞
    收藏
      项目客服
      培训客服
      0 0