用记忆合金制造的弹簧

合集下载

演示记忆合金弹簧的形状记忆效应的实验设计

演示记忆合金弹簧的形状记忆效应的实验设计
的相 变温 度及 记忆性 能 , 阔学 生视 野 , 开 培养创 新
能 力.
上拉 仲处 于伸 展 状态 , 录此 时指 针 所示 的起 始 记
坐标 值 和温度值 .
接 通 电源 , 电炉给水 浴缸 加 热 , 时可 观察 由 这 到随着 温 度升 高 , 弹簧 收缩 形 变 , 配 重拉起 .温 将 度 每升 高 1℃, 录记 忆 弹簧收 缩形 变 的坐标值 , 记
直 至记 忆合金 弹 簧达 到全 收缩 状 态.由此 便 可绘 出记忆 弹簧 的温度 形变 曲线 .
2 记 忆 合 金 弹 簧 的 温 度一 变 记 忆 效 应 形
图 1 示 是测 量 记 忆 合 金 弹 簧 的 温 度一 变 所 形 效 应 的实验装 置设 计 图 ( 实验 采 用 日本 古河 电 该
第 3 O卷
第 2期
物 理 实 验
PH Y SI CS EXPER I EN T A TI N M o
Vo . O NO 2 I3 .
Fe ., 01 b 2 0
21 0 0年 2 月
演 示记 忆 合 金 弹 簧 的形 状 记 忆 效 应 的 实验 设 计
姜 源 ,王 维 ,徐 菁 华 ,国安 邦 , 维 民 孙
用 弹簧 时应选 择 合适 的载 荷 和拉 伸 变 形长 度 , 过
3 记 忆 合 金 弹 簧 的 电流一 变记 忆 效 应 形
图 3是测 量 记 忆合 金 弹 簧 的 电 流一 变 效 应 形 实验 的装 置设计 图.实验 时用 导 线连 接记 忆合 金 弹簧 的两 端 , 使 弹簧 处 于 伸 展状 态.弹 簧 的一 并
( 阳工业 大学 理 学院 , 宁 沈 阳 1 0 7 ) 沈 辽 1 1 8

形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形研究

形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形研究

形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形研究许红伟;费燕琼;朱宇航;王绪【摘要】建立了可作为软体机器人中的形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形模型,获得了模型的待定参数A1、A2、A3、B1、B2、B3,并对该模型进行了实验验证.首先基于Clau-sius-Clapeyron方程和泰勒展开式,使用待定参数法建立了SMA弹簧的变形模型,描述了SMA弹簧的变形量、负载和温度之间的非线性关系;然后根据热平衡方程建立了电加热情况下的SMA弹簧温度变化模型,并获得了加热时间与弹簧温度的关系曲线;继而进行了零负载状态下的变形实验,根据实验结果计算出变形模型中的待定参数;最后通过定长通电驱动和定载荷通电驱动实验,验证了模型的正确性.所建模型能够为软体机器人中的SMA弹簧驱动器的控制方案建立提供参考.%A deforming model of shape memory alloy ( SMA) spring actuators applicable to soft robots was built with its undetermined parameters of A1, A2, A3, B1, B2 and B3 being obtained, and some experiments were performed to verify the model.Firstly, the undetermined parameter method was used to build a deforming model of SMA springs based on the Clausius-Clapeyron equation and Taylor expansion , and the nonlinear relations among SMA springs ' deformation, load and temperature were described .Secondly , based on the heat balance equation , a temperature changing model of SMA springs under electric heating was built , and a curve was shown to describe the relationship between the heating time and the spring temperature .Thirdly , the deforming experiment was performed in the con-dition that spring is free .Lastly, the models' validity was verified through specified loadexperiments and specified deformation experiments .The established models were proved to be referential for building the controlling system of soft robots .【期刊名称】《高技术通讯》【年(卷),期】2017(027)006【总页数】5页(P554-558)【关键词】形状记忆合金(SMA);弹簧;变形;弹簧驱动器【作者】许红伟;费燕琼;朱宇航;王绪【作者单位】上海交通大学机器人研究所上海200240;上海交通大学机器人研究所上海200240;上海交通大学机器人研究所上海200240;上海交通大学机器人研究所上海200240【正文语种】中文由于结构限制,传统的刚性机器人对复杂环境的适应性较弱[1]。

记忆合金拉伸和压缩的应用及原理

记忆合金拉伸和压缩的应用及原理

记忆合金拉伸和压缩的应用及原理记忆合金是一种能够在受到外力作用时发生形状改变并能够恢复原状的材料。

它具有普通金属所不具备的独特性能,广泛应用于机械、电子、航空航天等领域。

记忆合金的拉伸和压缩应用主要体现在以下几个方面:1. 弹性元件:记忆合金在拉伸和压缩过程中能够恢复原状,因此可以用于制作弹性元件,如弹簧、阀门等。

记忆合金的形状记忆效应使得这些弹性元件能够适应不同的拉伸和压缩应力,同时能够快速恢复形状,延长了使用寿命。

2. 智能材料:记忆合金具有形状记忆效应和超弹性等特性,因此广泛应用于智能材料领域。

例如,在医疗器械中,可以利用记忆合金制作支架和夹具,用于血管扩张和封堵等手术。

在建筑领域,记忆合金可以制作可变形的构件,实现自适应性建筑。

3. 动力传动装置:记忆合金在拉伸和压缩过程中具有较大的形变能力,因此可以用于制作动力传动装置。

例如,汽车发动机的气缸盖活塞环可以采用记忆合金制作,以便在高温和高压环境下保持稳定的密封效果。

4. 外科植入物和矫形器材:记忆合金在拉伸和压缩过程中具有高记忆塑性,因此可以用于制作外科植入物和矫形器材。

例如,记忆合金可以制作骨板和骨钉,用于治疗骨折和骨缺损。

它还可以用于制作牙套和牙箍,用于矫正牙齿。

以上是记忆合金拉伸和压缩应用的主要方面。

其原理如下:记忆合金的原理主要基于相变和晶格结构变化。

记忆合金通常由两种或多种金属元素组成,例如镍钛合金(NiTi合金)。

在记忆合金的高温相(奥氏体相)中,其晶格结构具有高度的可塑性,能够忍受较大的拉伸和压缩形变。

而在低温相(马氏体相)中,晶格结构发生变化,导致材料恢复原始形状。

记忆合金的相变过程包括两个主要步骤:相变温度降低和应力解锁。

当记忆合金受到外力作用时,例如拉伸或压缩,晶格结构中的相变区域会发生移动,使其相变温度发生改变。

当温度降低到相变温度以下时,材料变为低温相,会发生形状改变。

当外力解除时,材料会通过加热等方式回复到高温相,并恢复原始形状。

Cu-26[1].4 Zn-4 Al(Re)记忆合金弹簧的应用设计

Cu-26[1].4 Zn-4 Al(Re)记忆合金弹簧的应用设计

鞍山师范学院学报J ou rnal of A nshan N or m a l U niversit y 2008208,10(4):66-68Cu 226.4Zn 24Al (Re )记忆合金弹簧的应用设计耿 冰(辽宁省新闻出版学校,辽宁沈阳110032)摘 要:针对双金属自封式热采封隔器的缺点,利用形状记忆合金超弹性技术,根据Cu 226.4Z n 24A l(R e)记忆合金工程元件热稳定性实验结果,以形状记忆合金Cu 226.4Zn 24Al (R e )弹簧和弹性筒超弹性材料Fe 2Mn 2Si 为主要热敏材料,设计了形状记忆合金热采封隔器.关键词:热采封隔器;形状记忆合金;弹簧中图分类号:T B 4 文献标识码:A 文章篇号:100822441(2008)0420066203在油田的稠油开采中,对欲采稠油需通过高压热蒸汽进行作业,为了有效地利用热蒸汽,必须采用密封装置,这实际上需要解决一个高压动密封问题,即在热注期间,封隔器处于膨胀密封状态;在停注期间,封隔器因温度降低而处于收缩状态.因而需要引入封隔器这一设备.在封隔器的发展史中,最初使用的封隔器是采用复杂的机械装置,用气体的压力、油管本身的重力进行座封、解封.但操作过于复杂,成本高且容易卡井.近年来又发明了应用双金属自封式热采封隔器,它是在沿母线方向均匀分布沟槽,内置板条状双金属片.当温度升高时,双金属片弯曲变形,作用于外部密封套,使密封套中间部位膨胀鼓起,形成环形的密封带,而达到座封的目的;当温度降低时,双金属片恢复原状,密封套弹性收回,而达到解封的目的.这种封隔器增加了使用次数,解封可靠,但是双金属片本身存在着一些缺点:(1)挠度小,力度不够;(2)双金属片是由两种或两种以上的不同金属贴合而成的材料,其动作只局限在垂直于贴合面的方向,而且接合面较大,作用力较分散.这使得封隔器的密封套受力不足,膨胀程度不够大而不能达到完全密封的目的.而且板条状双金属片受热后只能在中间弯曲变形,当注汽后,双金属片弓出,这就扩大了外径,增大了表面积,各金属片之间出现缝隙,此缝隙造成无动力骨架,影响密封性能.从1963年美国海军武器实验室研制出具有实用价值的形状记忆合金(Shape m e mory A ll oy,S MA )以来,有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题,在不断完善马氏体相变理论的同时,形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步.形状记忆合金所具有的形状记忆效应(Shape Me mory Ef fect,S ME )、超弹性性能在各领域开始发挥其独特的作用[1,2].通过形状记忆材料内部的温度和应力可以控制形状记忆合金的马氏体相变过程,从而实现材料的特殊力学性能,因此可用于结构的主被动控制等智能控制场合,形状记忆合金弹簧是其中一种有效的主被动控制构件[3].形状记忆合金技术的开发,使封隔器的改进有了新的发展方向,利用形状记忆合金超弹性技术,能很好地解决面积补偿问题,达到理想的座封、解封的要求.1 实验方法及结论 试样是形状记忆合金弹簧.弹簧丝直径为2m m ,弹簧指数为5,除不同温度时效实验中弹簧长为10mm 外,其余均为30mm.试样均为含有Re (小于0.1%,质量分数)的Cu 226.4Zn 24A l 合金.进行Cu 226.4Zn 24A l (R e )记忆合金工程元件热稳定性实验,实验方法详见文献[4].收稿日期作者简介耿冰(5)女,辽宁沈阳人,辽宁省新闻出版学校高级讲师:2008-01-18:197-. 该弹簧经过热处理和训练可获得双程记忆效应,在温度范围(-80~150℃)内,负荷不大于2kg,循环次数小于1000次时,具有良好的热稳定性.此时弹簧的微观组织为M18R 超点阵结构的热弹性马氏体,亚结构为孪晶,取向单一,马氏体板条间的界面非常清晰,而α相体积分数在1%以下.过热时效对记忆合金Cu 226.4Zn 24A l(R e)产生的影响很大,使其记忆性能逐渐衰减,相对形状回复率不断下降,最后完全失去记忆功能.当时效时间过长,母相的有序度增加,产生稳定化,使马氏体相变开始温度M s 点下降,残余母相增多,形成的热弹性马氏体减少.出现群团状马氏体,孪晶片变小,取向不再单一,使合金记忆性能呈下降趋势.当试样在一个比较高的温度时效时,会析出γ相,γ相为bcc 结构,与基体共格.γ相的析出,使试样硬度增高,使M s 点先降低再升高,它的析出不仅使母相的马氏体转变产生障碍,又使母相减少,从而减少了热弹性马氏体的转变量,使合金记忆性能下降[5].当加热到更高的一个温度时,出现一些失去弹性的马氏体,通过自促发形核机制,形成另一种Ms 点很高、非常稳定的马氏体产生反形状记忆效应,使试样朝着原变形的方向继续应变,足以抵消全部记忆效果,使材料完全失去记忆性能.在以上所有的影响因素中,都有使α相增多的倾向.α相为fcc 结构,与基体不共格,阻碍热弹性马氏体的形成.同时,α相的增多造成母相中Zn 、A l 浓度的升高,导致M s 点降低,残余母相的增多,使有效母相减少.这些因素都会使合金的记忆性能下降.2 形状记忆合金弹簧热采封隔器的设计 将形状记忆合金同双金属片作一比较,可以看出形状记忆合金弥补了双金属片的缺点.(1)形状记忆合金的挠度大,力度大.例如,挠曲常数为(10~20)×10-6[℃-1],厚度1mm ,长度50mm 的双金属片,当温度由室温变化到100℃,即ΔT =80℃时,其挠度为(2~4)mm.与之相反,同样尺寸的形状记忆合金片,很容易得到20mm 的挠度,若考虑到上下振幅,则可达50mm 以上;(2)形状记忆合金是单体材料,不受方向和位向的限制,任何方向的动作都可实现,而且可以使接触面减小,力量集中,从而有效地利用作用力.最重要的是,形状记忆合金实现了面积补偿,这是以前的封隔器技术所不能达到的.形状记忆合金动作行程变化比双金属大得多,但对于用做驱动器还不够.为此目的,应用设计大多把形状记忆合金做成绕线弹簧形状,以扩大动作行程.例如,当恢复应变为1%时,30mm 长的直线状元件行程只有0.3mm ,而相同长度的线圈状元件(丝材直径1mm,线圈直径8mm ,匝数30)的行程可达50mm.也就是说,形状记忆合金只有做成线圈状元件之后,才能得到与电磁螺线、油压缸、气压缸相同的动作行程.本设计以形状记忆合金Cu 226.4Zn 24A l(Re)弹簧和弹性筒超弹性材料Fe 2Mn 2Si 为主要热敏材料,以双金属片5J18为辅助热敏材料,设计了形状记忆合金热采封隔器.3 形状记忆合金热采封隔器结构组成及工作原理 该形状记忆合金热采封隔器结构如图1、2. 图 形状记忆合金热采封隔器主视图 图 形状记忆合金热采封隔器侧视截面图 主要由前端盖(),中心管(),双层弹性筒(3),记忆合金弹簧(),环形双金属(5),聚四氟套76第4期耿 冰:Cu 226.4Zn 24Al (R e)记忆合金弹簧的应用设计1212486鞍山师范学院学报第10卷(6),导柱(7),导柱座(8)后端盖(9),聚四氟密封环(10),弧形双金属片(11)组成.在热注时,井下温度升高,迫使记忆合金弹簧伸长,同时导通压力.在压力和温度的协同作用下,环形双金属均匀外扩,弧形双金属纵向外扩,迫使弹性筒均匀扩径,最后共同使聚四氟套紧靠住7寸套管内壁达到密封井下高压[15MPa]蒸汽的作用.当停注时,由于不再有压力和温度,记忆合金、双金属等热敏元件收缩,可上提解封.4 结论 (1)形状记忆合金弹簧在可逆状态(双程记忆效应)工作时,采用一个平衡的普通弹簧相对配置,靠普通弹簧的储能作为逆相变动力的一部分,对提高记忆合金的热机械稳定性有改善作用.(2)使用形状记忆合金弹簧时,对所需的负荷、位移都要留有较大的安全系数,本设计中都高于原来的两倍,这样才能可靠地利用其形状记忆效应.(3)当需要形状记忆合金弹簧直接贡献较大的动力时,因记忆合金使用负荷有限,直接使用是不可取的,而应采用记忆合金作为间接的指令元件,推动引信,使其成为有效的工作动力.参考文献:[1]耿冰.形状记忆合金的研究现状及应用特点[J].辽宁大学学报,2007,34(3):225-228.[2]Ma YF,L i JY.Magneti zati on Rot a tion and Rea rrangement of M artensite Variants in Fe rromagne tic Shape M emo ryA lloys[J].App lied Physic s Lette rs,2007,90(17):1725041-1725043.[3]宋固全,徐玉红,吴晓钢.形状记忆合金弹簧力学性能分析[J].南昌大学学报(工科版),2005,27(2):1-5.[4]耿冰,王纯武,林仁荣,等.Cu226.4Zn24A l(Re)记忆合金工程元件热稳定性及应用[J].稀有金属,2007,(31):17-20.[5]耿冰,马桂荣,王纯武,等.过热时效对铜基形状记忆合金工程元件微观组织的影响[J].功能材料,2007,(31):170-173.D esi gn on Appli ca ti on of C u226.4Zn24A l(Re)Shape M em or y A lloy Spr i n gsGENG B ing(L iaoni ng N e w s a nd P ublishing School,Shenyang L iaoning110032,China)Abstrac t:Avoiding the defects of double2m eta l unit f or The r m al2Extracti on2Obdurate2Sepa r a te,it is designed using shape memor y a ll oy Cu26.4Zn24A l(R e)s p rings and Elastic2Canister super e lastic ma terial Fe2Mn2Si for the the r m al sensitive m aterial according t o the experi m ent resultsof the shape m e mory engineering units Cu2 26.4Zn24A l(Re).Key wor ds:Unit of The r m al2Extracti on2Obtur a te2Separate;Shape m e mory a lloy;Spring(责任编辑:陈 欣)。

记忆合金弹簧的原理

记忆合金弹簧的原理

记忆合金弹簧的原理
记忆合金弹簧的原理是基于一种特殊的合金材料,称为记忆合金。

最常用的记忆合金是镍钛合金,也被称为Nitinol。

记忆合金主要有两种状态:奥氏体相和马氏体相。

在高温下,记忆合金处于奥氏体相,此时合金是可塑的,可以被加工和形变。

当合金冷却到特定温度以下时,合金会自发地转变为马氏体相,此时合金变得刚性且恢复其原始形状。

当记忆合金弹簧被拉伸或扭曲时,合金的晶体结构会发生畸变,即从奥氏体相转变为马氏体相。

一旦外力消失,合金又会自动回到其原始的形状。

这种形状记忆特性是记忆合金弹簧被广泛应用的原因。

这种转变的机制与合金的原子排列有关。

在奥氏体相形态下,合金的原子排列比较规则,而在马氏体相形态下,合金的原子排列则呈现出较为复杂的结构。

当合金恢复到奥氏体相时,原子将重新排列成规律的结构,从而使弹簧恢复到原始形状的状态。

记忆合金弹簧的原理无论是在医学、航空航天、自动化等领域都有广泛的应用,比如用于支撑和控制机械装置的变形、医疗器械的定位和植入、自动挡车辆的换挡等。

形状记忆合金(SMA)弹簧动作器的设计研究

形状记忆合金(SMA)弹簧动作器的设计研究

ds n T e eu s s d r i er i fu d i fr ei daa s n h t c r w i ei . h sl t po d a ho ta o na o o ds a l io e r t e hc g r to u f y v e t ec l t n g n n ys t s u u h n
于 月民 郝俊 才
( 黑龙江科技学院 数力系, 哈尔滨 l0 2 ) 5 0 7
De in an n e t a in o h sg d iv s i t n t e SMA pr g a t a or g o s i cu t n
YU Yu — n,HAO J n c i e mi u — a
有效圈数。
S MA弹簧是利用热循环进行工作的 ,在热循环过程 中 S A M 弹簧把热能转变为机械能。由于 S MA弹簧的应力—应变呈非线
当S MA弹簧工作行程为 A时 , 产生的回复力为 :
‘: 8 F D
分析提供理论依据。
2M A弹簧 的热力学性能 S
21S . MA弹簧的力学模 型
S MA弹簧在工作 时承受剪应力 , 如图 1 所示。
. _

式中: 弹簧直径 ;一弹簧丝直径;一弹簧工作行程; 弹簧 A , r一
【 摘
要】 利用示差扫描热分析( S 的方法研 究了形状记忆合金(Ma 的相 变特性 , D C) S ) 并对其热力
学}能进行 了测试分析 , 了马氏体和奥氏体状态下的弹 } 生 获得 生 模量 , 采用表观设计法设计了形状记忆合
金弹簧动作器, 为形状记忆合金弹簧动作器驱动的结构设计和分析提供理论基础。
G T< A GA - f, = G =

形状记忆合金螺旋弹簧的设计

形状记忆合金螺旋弹簧的设计

δS1 δ, S2 :分别是温度在 T1 、T2 时 SMA 弹簧的压缩量
δB1 δ, B2 :分别是偏置弹簧在 T1 、T2 时的压缩量
⑧计算 SMA 驱动器的长度
设母相时 SMA 弹簧的自由高度 Hs ,偏置弹簧的自由高
度 HB ,则驱动器的长度为 L = HB + HS - (δS + δB )
δS 2
=
π·ห้องสมุดไป่ตู้ ·D2 d
·γ2
δB2
=
P2 KB
δS 1
=
π·n ·D2 d
·γ1
δB1
=
P1 KB
若设计计算正确 ,应有 δ: S2 +δB2 =δS1 +δB1
1999 年 1 月 机械设计与制造工程 第 28 卷 第 1 期
17
形状记忆合金螺旋弹簧的设计
陈安明 (南京理工大学 南京 210014)
钱学军
(南京理工大学华总公司 南京 210014)
【摘 要】 从形状记忆合金应力 、应变 、温度的数学模型出发 ,考虑到形状记忆效应最佳时的临界变形量 ,提
①根据 SMA 驱动器的使用情况确定切应变范围 。重
复使用次数在 106 以上者 ,最大切应变可取γmax = 2 % ,根据
给定的 T1 和 T2 确定相应的切应变γ1 γ, 2 。
②根据τ—γ—T 关系的数学模型 ,计算对应γ1 、γ2 的
切应力τ1 、τ2 。
③根据τ1 、τ2 可计算出 SMA 弹簧在温度 T1 和 T2 时
移动 。图 2 所示为 SMA 弹簧和偏置弹簧组合后的载荷 P — 位移δ—温 度 T 关 系 , 图
中曲线表示 SMA 弹簧 在

记忆合金材料

记忆合金材料

记忆合金材料记忆合金是一种具有形状记忆性能的特殊金属材料,它可以在经历形变后恢复到原来的形状。

这种材料因其独特的性能而备受关注,被广泛应用于医疗、航空航天、汽车等领域。

本文将介绍记忆合金材料的特性、应用和发展前景。

记忆合金的特性主要体现在其形状记忆性能和超弹性。

形状记忆效应是指在一定的温度范围内,记忆合金可以在经历形变后恢复到其原始形状。

这种特性使得记忆合金可以被用于制造具有自修复功能的材料,例如在航空航天领域中,可以用于制造具有自修复能力的飞机零部件,提高飞行安全性。

而超弹性则是指在一定的应力作用下,记忆合金可以发生较大的弹性变形而不会永久变形,这使得其可以用于制造弹簧、扭簧等弹性元件。

记忆合金材料的应用非常广泛。

在医疗领域,记忆合金被用于制造支架、植入物等医疗器械,其形状记忆性能可以使得这些器械在植入人体后能够自动调整到适合的形状,减少手术创伤。

在汽车领域,记忆合金可以用于制造汽车零部件,例如制动系统、悬挂系统等,提高汽车的安全性和舒适性。

在航空航天领域,记忆合金被用于制造飞机零部件、航天器零部件等,提高了飞行器的可靠性和安全性。

记忆合金材料的发展前景十分广阔。

随着科学技术的不断进步,记忆合金材料的制备工艺和性能不断得到提升,使得其在更多领域得到应用。

未来,记忆合金材料有望在智能材料、柔性电子、人工智能等领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。

综上所述,记忆合金材料具有独特的形状记忆性能和超弹性,被广泛应用于医疗、航空航天、汽车等领域,并且在未来有着广阔的发展前景。

相信随着科学技术的不断进步,记忆合金材料将会发挥更加重要的作用,为人类社会的发展带来更多的惊喜和改变。

记忆合金弹簧的温度范围

记忆合金弹簧的温度范围

记忆合金弹簧的温度范围记忆合金弹簧是一种特殊的弹簧材料,它具有记忆效应,即可以在一定的温度范围内恢复到原始形状。

本文将介绍记忆合金弹簧的温度范围及其应用。

记忆合金弹簧的温度范围通常分为两个阶段:固态阶段和相变阶段。

固态阶段是指记忆合金弹簧在常温下的表现。

在这个温度范围内,记忆合金弹簧会保持其原始形状,不会发生形变。

这是因为记忆合金弹簧的晶格结构在这个温度范围内保持稳定,不发生相变。

常见的固态温度范围为室温到几百摄氏度。

相变阶段是指记忆合金弹簧在高温下的表现。

当温度超过固态阶段的上限时,记忆合金弹簧会发生相变,从固态转变为奥氏体相。

在相变过程中,记忆合金弹簧会发生形变,并且可以记住这种形变。

当温度降低到相变温度以下时,记忆合金弹簧会恢复到原始形状。

相变温度范围通常在几十摄氏度到几百摄氏度之间。

记忆合金弹簧的温度范围对其应用有着重要的影响。

由于其特殊的性质,记忆合金弹簧被广泛应用于许多领域。

在医疗器械领域,记忆合金弹簧被用于制作支架和植入物。

在手术过程中,这些支架和植入物可以被压缩成较小的体积,便于植入,而在体内受到温度变化的影响后,它们可以自动恢复到原始形状,提供必要的支撑和固定。

在航天航空领域,记忆合金弹簧被用于制作航天器和飞机的零部件。

由于航天器和飞机在高温环境中工作,记忆合金弹簧可以在这种环境下保持稳定的性能,不会发生形变或失效。

这使得航天器和飞机能够在极端环境下安全可靠地运行。

在家居用品领域,记忆合金弹簧被用于制作智能家居产品。

例如,记忆合金弹簧可以应用在智能窗帘系统中,使窗帘能够根据温度的变化自动开合,实现智能控制。

此外,记忆合金弹簧还可以应用在智能家居门锁系统中,提供更加安全便捷的开锁方式。

除了上述应用外,记忆合金弹簧还可以用于汽车工业、电子设备等领域。

在汽车工业中,记忆合金弹簧可以用于制作汽车减震器,提供更加舒适的行车体验。

在电子设备领域,记忆合金弹簧可以用于制作手机天线,提供更好的信号接收效果。

形状记忆合金的特征

形状记忆合金的特征

形状记忆合金的特征《形状记忆合金的特征》嘿,你听说过形状记忆合金吗?这玩意儿可神奇了呢!形状记忆合金啊,它第一个特征就是具有形状记忆效应。

啥叫形状记忆效应呢?就好比啊,我之前看到过一个小玩具,是用形状记忆合金做的小弹簧。

这个小弹簧一开始被我拉得老长了,就像一根面条似的,软趴趴的,完全失去了它原本弹簧那种一圈一圈紧紧挨着的模样。

我当时还想呢,这弹簧怕是废了吧。

可是呢,当我把这个拉长的弹簧放到热水里,哇塞,你猜怎么着?它就像有魔法一样,迅速地恢复到了它原来弹簧的样子,一圈一圈整整齐齐的,就像一个刚刚睡醒伸完懒腰又缩回去的小蛇。

这就是形状记忆合金的形状记忆效应在作怪啦。

它能记住自己原来的形状,只要一遇到合适的条件,比如温度变化,就会变回原来的样子,真的很奇特呢。

还有哦,形状记忆合金的超弹性也是很厉害的。

我有一次不小心坐到了一把用形状记忆合金做的椅子上。

这椅子啊,我坐下去的时候,它的坐垫部分就凹下去了好多,我当时还担心会不会把椅子坐坏了呢。

可是当我站起来的时候,那坐垫就像有弹性的小脸蛋一样,一下子就弹回了原来的形状,没有一点变形或者损坏的痕迹。

这超弹性让形状记忆合金在很多地方都能派上用场。

像那种需要经常承受压力又要保持形状的东西,用形状记忆合金就再好不过了。

比如说一些医疗器材,医生在使用的时候可能会对它施加各种压力,但是它凭借超弹性就能恢复原状,不会影响下次使用。

形状记忆合金还有个特征就是它的耐腐蚀性比较强。

我家附近有个小公园,公园里有个小池塘,池塘边有个小雕塑。

这个小雕塑呢,有一部分是用形状记忆合金做的。

这个小雕塑在池塘边风吹日晒雨淋的,都好些年了。

周围那些普通金属做的小装饰品,好多都已经生锈腐蚀得不成样子了。

可是这个形状记忆合金做的部分呢,还是好好的,表面看起来还是那么光滑,没有一点被腐蚀的迹象。

这就说明形状记忆合金在面对恶劣的环境时,能够很好地保护自己,不被腐蚀,这一点在很多户外的设施或者长期接触各种液体的设备上就特别有用。

记忆弹簧的性能

记忆弹簧的性能

记忆弹簧
上个世纪70年代,材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。

记忆合金是一种颇为特别的金属条,它极易被弯曲,我们把它放进盛着热水的玻璃缸内,金属条向前冲去;将它放入冷水里,金属条则恢复了原状。

在盛着凉水的玻璃缸里,拉长一个弹簧,把弹簧放入热水中时,弹簧又自动的收拢了。

凉水中弹簧恢复了它的原状,而在热水中,则会收缩,弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩,收缩再拉开。

这些都由一种有记忆力的智能金属做成的,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状, 在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去。

这种材料就叫做记忆金属(memoi^y metal) o 它主要是银钛合金材料。

例如,一根螺旋状高温合金,经过高温退火后,它的形状处于螺旋状态。

在室温下,即使用很大力气把它强行拉直,但只要把它加热到一定的“变态温度”时,这根合金仿佛记起了什么似的,立即恢复到它原来的螺旋形态。

例如,银-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的,但温度在40。

C上下变化时,合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。

这里,40℃就是银-钛记忆合金的“变态温度”。

各种合金都有自己的变态温度。

上述那种高温合金的变态温度很高。

在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。

在室温下强行把它拉直时,它却处于不稳定状态,因此,只要把它加热到变态温度,它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

4 4
湘 罚 译 丛
而 紧 , 且 可 在 任 i 要的 时 候 . 不 费 刀 的 鬟轴 的 多 神 甩 连 不 仅减 少 成 本 . 且在 生 而 必 毫
耳. 圈 4 理 已 经 歼 发 出 一 种 罨 于兰 _ 计 铡 领 域 中 还 有 晤勤 方 面 的 优 势 : 立
的 完 全按 际准 形式 没计 的 系鲩 ( 图 j 。 见 ) 去
的。 电接 插 座 件 和 插 入 力 为 零 的 集 成 电 路插 座 在 最 大 程 度 上 保证 了 工 作 的 可 靠性 。 Kotl 一 家 开 发 具有 记 忆 收 缩 环 ( sa 是 图 i 3 的 大 电 流 触 点 系 统 的 公 司 。 个 系 统 用 于 ) 这 焊 接 汽 车 本 身 的 销 和 动 力 电 缆 问 的 接 地 连 线 的 场 合 。考 虑 到 汽 车 起 动 阶段 ,电流 可 高 达 1 0 A,因 此 需 要 有 最 大 可 靠 性 , 至 在 00 甚
j.☆∞ }_E 自
,. m 曲-_ _d

工c 哪
, 曲 磕删 州 a 曲 _ m l 哪 。

一主 ¥.  ̄仝 cr k元 s那 t 1 3妊 2己 【忆 镶 争 卫 垃 童 苄 统 夸 慢 仝 缩 } 的 -
4 插座 5 凹 螬
图 3 齄 童 境 示
意 国 ( sa ) K0 t J
如 果 防 止 由记 忆 合金 制 成 的 元 件 改 变 其 形 状 .它 就 会 发 生 集 聚 应 力 的 反 应 。 种 这 效 应 ,也 称 之 为 抑 制 记 忆 效 应 ,可 用于 形 成
耐 压 豹 管 联 头 , 绝 不 受 震 动 影 响 而 且 可拆 它
2 1 产 过 程 、生 当 冶炼 一 种 记 忆 合 金时 , 忆 特性 主 要 记 由 台 金的 成 分 来决 定 , 这一 点 尤其 适 用 于 相 变 温 度 。 过 成 形 过 程 和 热 处理 可 以 精 细 调 通

个 回 复 力 . 种 力 的大 小 取 决 于元 件 的 挠 这
前 无 法 与 镍 钍 台金竞 争 , 然而 它 们有 价 格低 曲 程 度
廉 的 优 势 。至于 铜 铝 镍 合金,它 们 可达 到 高 的 转 变 温 度 , 它 们的 缺 点是 有 形 成粗 晶粒 但 的 倾 向并 且 它 们 反 应 的 稳 定性 有 限 。 1中 表 所 列 的 材 料 数 据表 明 了 实际 的 极 限 , 但是 不 可 能 同时 使 某 些特 性 达 到最 佳 值 。
理 时 间 为 大 约 2小 时 ( 2 盈 )
2 记 忆 舍 金 的技 术 应 f 、 手 =
元 件 每 被 加 热 一 次 , 都 会怔 复 它 的 形 它
由镲 钛 、 锌 铝 和 铜 铝 镍组 成 的 合叠 适 状 。 果 由于 外 都 阻碍 使之 不 发生 过 样 的 变 铜 如 于 技 术 应 用 。 铽 合金 特 点 在 于 高 的强 度 和 化 , 么 元 件 将 按 照 它 的 拉 伸 应 力 助 绂 产兰 镍 那 长 期 的 稳 定性 。 锌 铝 台金在 性 能 指标 上 目 铜
默 艇 自 呈 叠盘 土 库亘
300 50
8 5
2 00 50
, 】
2O 0 50
6 12

2 3应 用 实 例 .
2 3 1 作 为 紫 西 元 件 和 妊 点 元 停 的 芷
粘 度温度 一5一 1 —5一+2 0 + 2 1 十日 0 0 1 o 1 一 一 1 0 0
这 个 特 殊 点 是 由所 谓 的 去 孪 晶 体 而 非
在 前 面 部 分 中 描 绘 的 热 记 忆 效 应 也 即
位 错 在 大 的应 力 范 围 上 形 成 的 。 由于所 有 的 在 马 氏 体 相 对 的 变 形 可 由 加 热 来 改 变 。 然
这 结 合部分 保持在一起 . 子在奥 氏体的品格 而 , 种 材 料 也 显 示 出 一 种 不 成校 于 温 度 的 原 这 中 彼 此 相 对 的原 始 位 置 仍 然 保 持 不 变 . 只要 弹性 记 忆 效 应 。 种 效 应 被称 作 为 伪弹 性 或 材 料 保 持 低 温 .这 种 变 形 就 是 永 久 性 的 ,当 超 弹性 。 它在 材 料 在 奥 氏 体 的 状 态 下 变 形 时 加 热 这 种 变 形 的 马 氏体 使 之 温 度 超 过 相 变 发 生 ,从 而 导 致 马 氏 体感 生 应 力 的 形 成 。 臣
下 ,合金 发 生 准塑 性 变 形并 被 固 定,之 后 进 , 处理 对于 镍 钛 合金而 言 ,骢 型 的热 处 亍热
另 一种 应 用是 具 有 加 强 的 圆 柱 形 把 手 的 夹 紧 工 具 。 使 用 由 记 忆 合 金 制 成 的 夹 紧 环 . 具 ( 常 是 钻头 ) 以 高 度 车 靠 的 被 丧 工 通 可
成 由应 力 诱 发 的 马 氏 庠 ,而 在 下平 稳 段 .应
力 感 生 的 马 氏 体 在 应 力减 小 时 又 消 失 了。 由
19 9 6年 ・ 第 1期
湘 钢 译 丛
4 3
此, 可使 弹性 的逆 转变 形 高 选 1 %。 0
理 通 常 在 3 0 ~5 0 的 情 况 下 进 行 , 处 5℃ 5℃
l尧肾把 手
3 钻 头
2 夫 量蒜
嚣 4 具 有 尧 紧 把 手 扣
记忆 尧 肾 的 处 理 工 兵
, 。
3一 一 5 j —

b = = =
6∞ . ∞

1 0 0d— l 00
o册 0 — 9

: r I

汇 耋… 岛 ; … ◎
一 一 1
1 l —I ∞ x 2l d
l ∞
‘ ll I. .
S l l l
f l I I— 6 l 4 6 I o I 。 l 6

圈 5 走 紫 工 具 的 橇 数 未麓
233 作为定位元件的应用 .. 圉 6表 示 由记 忆 台金 制 成 的 定 位 元 件
马 温 度 时 , 形 的马 氏 体 的 结 构 可 重新 恢 复 它 要 应 力 作 用 于 其 上 . 氏 庠 就 会 保 持 稳 定 状 变
原来的 奥 氏庠结构 . 即变形 的元件重新变成 态 , 一 旦应 力 消 失 , 就 变得 不 稳 定 了。 而 它
了它原 来的形状, 这个 过 程 可 由释 放 大 量 的 力来完成 。 1 t 弹性 .超 图 中 的 上 平 稳 段 表 示 在 应 力 影 响 下 形
1一 O O 7 8 1 —2 2 7 —1
抗 拉强 度 8 0 50 5 0 6 0 1O 一1o 0 一l0 0 — 0 0O 2o 屈服 强度
弹性模数 7 帅一 伽 0 7 0 1 0 8 0一o0 o l 00 伽0—帅0 o o 1 0 o 0 0 0o A一模数
舀 l 竹 状 记 忆 拽 应 原 理 ;
臭 氏体 A 牛却 发生 相 变成 为
马 氏 体 B. i B n变 开 生 成 去 变 状 况 j
№ n惦 妇 e
d f d d|r e m . eam ̄ I
的 C. 加 热 B 戴 C 年 重 扦 恢 复 A
的 开状。 j



1 记 忆 效 应 、
记 忆 效 应 的 成 因 是 一 种 晶 体 学 上 的 可
同 的 。多 方 丁 懈这 些 特 性 ,使 得 制 造 出 具 有
逆 马 氏 体 相 变 。 高 温 度 时 的 金 相 组 织 是 我 较
们 已 知 的 奥 氏 体 , 较 低 温 度 的 组 织 是 马 氏 体 。为 了说 明 记 忆 效 应 的 原 理 图 l使 用 了
特 点。
2 4设 计 及 利 益 分 析 ,
记 忆 台金 定位 元 件 的 加工 和 定形 尺寸 .
的 基 本 工 堆模 式 。 根 记忆 弹簧 抵 住 一 根 钢 一
取 制 弹 簧 , 当 记 忆 弹 簧 处 于低 温 马 氏 津 状 态 以 及 生 产 中 所 用 材 料 的选 择 , 决 于 下 列 王 转 热 所 时 .它被 钢 制 弹簧 压 缩 ; 高温 下转 变 成 奥 要 参 数 : 变 温 度 、 传 导 的 类 型 、 需 的 相 在 怍 氏i 本后 记 忆 台金 弹 簧 Ⅲ 压 缩 钢制 弹 簧 ,并 变循 环 、 写 力 与 挠 曲 。这 些 参 数 决定 呈 弹 《 线 进 行定位操作。 在一 个 小的 温度 间隔 内 完 成 簧 、 材 、弯 板 或盘 簧 形 式的 记忆 旨金 是 否
全 部 动 作 , 由记 忆 台金制 戚 的 定 位 元 件 的 最 好 的 满 足 技 术 要 求 。 是
Lq 9 6年 ・第 L期
湘 钢 译丛

随 温 度 变 化 的 弹 簧 特 性 的弹 簧 成 为可 能 。 这 t 种 类 型 的 记 忆 弹 簧 可 作 为 定位 元 件 用 于 目 : 动化 领 域 ,在 许 多 诸 如 传 感 器 、调节 器 以 及 利 用 环 境 温 度 作 为 自给 能 量 的 元件 中工 作 。
4 ℃ 到 1 0(之 间 的 极 度 冲 击 与 振 动 载 荷 O 2" 2
整 和 优化 特 定 性 能 。 钛 台金 由于 对 氧有 亲 镍 和 力故 需 要 真 空 中 冶 炼 。 台 金 的 冶炼 要求 铜 不 是 很 严 格 ,并 可 在 敞 口炉 中 冶炼 。 据 所 根
需 的 合 金 , 在 玲 或 热 的 状态 下通 过传 统 的 可 锻 压 、轧制 、拉 伸 或 挤 压 等机 械加 工使 金属
相关文档
最新文档