NiTi合金双程形状记忆“训练”机理的研究

本文通过对未经训练和已经充分训练的量Ni—49.7 at%Ti合金在相变过程中电阻,内耗,模量以及相变应变的原位测量和对比,证实了该合金经充分训练可由I/C(无公度/公度)转变提供完全可逆的双程形状记忆效应.研究了该合金在双程形状记忆训练过程电阻及相变阻力的变化.结果表明,双程形状记忆效应的训练过程,实际上就是在温度及应力的复合作用下,I/C相变逐渐被诱导、总的相变阻力下降并趋于稳定的过程.在训练过程中,高相变阻力的过程逐渐被抑止,而低相变阻力的过程逐渐发展并成为主要过程;因此使相变过程变得完全可逆,正反相变均按阻力最小的惯习面进行,试样即具有双程形状记忆效应.     

基于分子动力学模拟的钙基蒙脱石表面润湿性研究

蒙脱石作为土体中主要的黏土矿物之一,其表面的润湿性对土体膨胀机制有着重要的影响。目前已有大量的研究对蒙脱石的亲水性进行了分析,但原子尺度的润湿机制仍有待探究。以钙基蒙脱石为例,基于分子动力学模拟计算了水分子在其表面的接触角,并结合原子的径向分布函数和密度分布特征分析了水分子在钙基蒙脱石表面的润湿性。结果表明：在300 K温度下,水分子在钙基蒙脱石表面的接触角为18.03°,计算结果与前人的试验数据一致性较好;Ca-O水和Ca-H水的径向分布函数都呈现出双峰特性,而Ca-O水的第一峰位更早出现,说明水中的氧更倾向于与钙离子结合形成水合钙离子;在表面离子产生的静电场作用的诱导下,表面水中的氧原子密度分布曲线呈现多个明显的峰,形成了有序的水化分层结构,进而导致蒙脱石表面呈现出明显的亲水性。研究结果可为进一步阐明蒙脱石吸水后引发的土体膨胀破坏和水土流失等现象提供理论依据。     

纳米颗粒调控流体润湿性微观实验观测

通过添加纳米颗粒调控油-水界面润湿性接触角是当前提高采收率技术研究的前沿热点。然而微观实验数据的缺乏使得纳米流体驱油机理始终存在争议。本文采用原子力显微镜的轻敲模式成像原理首次对液滴添加纳米颗粒后形成的纳米流体微观动态接触线进行测量。结果表明硅油液滴和正丙醇液滴在添加质量分数为5%的纳米石英颗粒后，微观接触角分别减小1.6°和0.9°，同时接触线在20 nm高度范围产生凸起结构，这与所添加纳米石英颗粒粒径一致。纳米凸起结构的产生为颗粒提高系统浸润性的结构分离压理论提供了直接的实验证据。     

水环境下甲烷在不同润湿性石英表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究水环境下石英表面润湿性对甲烷在石英狭缝中吸附行为的影响。结果表明:对于亲水性较强的石英表面,水分子优先吸附于石英表面,甲烷分子在狭缝中心发生团聚;而疏水性较强的石英表面,甲烷分子优先吸附于石英表面,水分子在狭缝中心发生团聚;当石英表面为中性润湿时,石英表面对这两种分子没有表现出优先选择性吸附。水、甲烷与不同润湿性石英表面的相互作用能表明,水/固相互作用是水环境下甲烷在石英狭缝中吸附构型改变的主要驱动力。     

用于智能材料与结构的NiTi丝的电阻特性研究

研究了拉伸过程中,ＮｉＴｉ形状记忆合金丝的应变与电阻的关系．结果表明,对于初始组织为马氏体的ＮｉＴｉ丝,在拉伸过程中,电阻与应变之间成线性关系．对于初始组织为奥氏体或奥氏马氏体两者混合的ＮｉＴｉ丝,当发生应力诱发马氏体相变后,曲线的斜率降低,相变前后电阻－应变保持线性关系．对于初始组织含有Ｒ相组织的ＮｉＴｉ丝,在拉伸过程中,电阻的变化规律较为复杂,取决于初始组织中各相的比例和温度．在卸载阶段,当没有相变过程发生时,电阻－应变之间呈线性关系;当有相变过程发生时,电阻－应变曲线的斜率会发生改变．     

基于NiTi形状记忆合金板条的恒力元件的设计研究

目的 针对NiTi形状记忆合金恒力特性应用的普遍性设计需求,得到一种具有普遍意义的NiTi合金恒力输出机构的设计规律。方法 基于有限元分析软件ANSYS仿真结论,通过优化总结得到一种NiTi合金压缩状态下产生恒力现象的几何结构的设计公式。结果 根据恒力元件设计公式得出的恒力机构能够实现压力恒定性。 结论 此结论对不同的NiTi形状记忆合金恒力元件设计具有普遍的意义,为今后各种恒力元件的设计提供了依据。     

NiTi单晶的超声衰减研究

用超声衰减法和DSC法研究了NiTi合金在230～380K温区的相变行为,观测到4个与相变有关的内耗峰.     

盐水液滴在砂岩表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究NaCl对水滴在砂岩表面的微观润湿行为的影响。结果表明:NaCl能降低水对砂岩表面的润湿程度,强亲水的砂岩表面随NaCl质量分数的增大向弱亲水转化;水的润湿角随NaCl质量分数的增加而增大,在NaCl质量分数大于19.6%时则几乎不发生变化;粒子间的结合能垒远大于解离能垒,引起水分子聚集在Na+、Cl-周围而增强了盐水液滴的聚集能力,导致润湿角的增大;砂岩表面对水的相互作用能随着NaCl质量分数的增加而减少,但在质量分数大于19.6%时吸附能的变化不大,与润湿角的变化趋势一致。     

NiTi形状记忆合金的振动主动控制研究

以高分子材料梁为基体，在梁的两侧面嵌入Ｍ相状态的ＮｉＴｉ合金丝作为驱动组元，一侧面嵌入母相状态的ＮｉＴｉ合金丝作为振动感知组元；建立起振动主动控制系统，实现了系统振动主动控制的计算机仿真，试验结果表明；ＮｉＴｉ形状记忆合金可灵敏地感知系统振动，在低频范围内，可有效抑制振动；试验结果验证了计算机仿真结果的正确性，提出通过增加组内ＮｉＴｉ丝的可控数量，可有效地提高ＮｉＴｉ合金控振频率上限，探讨了ＮｉＴ     

NiTi形状记忆合金薄膜的残余应力

采用X射线掠射法和轮廓法,测量了单日Si基板上用磁控溅射法制备的NiTi形状记忆合金薄膜的残余应力,分析了其与薄膜厚度以及晶化处理温度等工艺条件的关系。结果表明：该薄膜中的残余应力主要来源于薄膜同基板材料的膨胀系数和晶格参数不匹配;薄膜厚度越大,残余应力越小;晶化处理温度对因热胀系数差异带来的热拉应力因马氏体相变而致的相变压应力均有不同程度的影响。     

多晶镍钛形状记忆合金相变伪弹性特性的研究

利用四光束云纹干涉法对多晶镍钛形状记忆合金拉伸过程中的马氏体与奥氏体相互相转变以及相界面传播的现象进行了研究.从云纹图可看到,形状记忆合金发生相变时,奥氏体与马氏体的分布以及两相的界面附近的位移场分布.利用材料试验机(MTS Sintech 10/D)获得多晶镍钛形状记忆合金的应力-应变特性;通过云纹图能够发现多晶镍钛形状记忆合金拉伸过程中马氏体的发生、生长和传播规律.结果表明,云纹干涉法可以用来研究形状记忆合金的相变,且结果直观、可靠。     

脉冲电流对NiTi合金表面HAP涂层的影响

主要研究了脉冲电场作用下的纯化学处理对Ni Ti形状记忆合金表面涂膜的影响;同时分析了不同作用参数的脉冲电流,对试样表面羟基磷灰石膜层生长的影响规律,得到了合适的脉冲电场参数。结果表明:脉冲电场的加入加速了钙磷层的沉积,提高了羟基磷灰石膜的致密度和纯度。     

织构对NiTi合金相变伪弹性的影响及其计算机模拟

近等原子比热轧态NiTi合金板材有较显著的择优取向,使该合金的相变伪弹性呈现明显的各向异性.拉伸实验表明拉伸轴沿与轧向成45°夹角的方向,相变伪弹性最好;沿轧向,次之;沿横向,最差.文中对NiTi织构进行了取向分布函数定量分析,并改进了NiTi单晶相变应变的晶格变形矩阵理论,以取向分布密度为加权因子,对该合金多晶的相变伪弹性进行了计算机模拟,所得结果与实测值吻合得较好.     

NiTi形状记忆合金的性能测试

研究了Φ0.5mm、Φ0.2mm的NiTi记忆合金丝的制备工艺,并对其进行了力学—热学性能的测试,得到了应力、应变、温度和相变相互之间的函数关系曲线,为NiTi记忆合金丝在自适应结构中的应用奠定了基础。     

CuAlBeX系形状记忆合金记忆疲劳特性

用简单的恢复角法对自行设计并熔炼的ＣｕＡｌＢｅＸ系形状记忆合金进行了记忆能力与记忆寿命的探索,并与Ｃｕ２４．５Ｚｎ４Ａｌ合金对比,结果表明,Ｃｕ１１．６Ａｌ０．４Ｂｅ０．２Ｃｒ具有最佳的记忆能力与记忆寿命,尤其是正火状态,正火及正火并１００℃～２００℃时效状态以及淬火并１００℃～２００℃时效状态均有优良的记忆性能,具有工程应用前途。     

铜基形状记忆合金的点焊连接研究

铜基形状记忆合金具有优异的记忆效应和伪弹性，成本低廉，具有广阔的应用前景，研究其连接问题是解决应用的关键．采用金相观察、拉伸、扫描电镜等方法，研究了CuZnAl形状记忆合金电容贮能点焊焊接接头的机械性能，形状恢复率等，并研究了热处理对焊接接头机械性能和形状恢复率的影响，给出了获得较高形状恢复率接头的焊接参数．试验表明焊后热处理能够细化CuZnAl形状记忆合金的晶粒组织，一定程度上提高合金的综合机械性能，一定冷热循环次数后，焊接接头形状恢复率达到较高水平并趋于稳定。     

Fe-Mn-Si基形状记忆合金的记忆性能

研究了Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ合金和Ｆｅ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｒ－Ｎｉ合金的记忆性能—回复率和回复力．结果表明：Ｃｒ，Ｎｉ元素明显提高回复率和回复力．两种合金的回复率随淬火温度升高而增大，在７００～８００℃达到最大值，以后随淬火加热温度进一步升高而降低．回复率随预变形量增加而降低．在预变形—加热回复的循环过程中，回复率发生降低，３０次后趋于稳定．预变形量小于２％时，回复力随预变形量增加而增大；预变形量大于２％后，回复力增加缓慢     

镍钛形状记忆合金压缩力学行为及其密封性能

法兰密封连接是过程工业装置中最常见的可拆连接形式,在保证法兰连接良好的密封性能及长久的使用寿命上,密封新材料的开发和应用具有重要意义。以Ni_(50.9)Ti_(49.1)(原子分数)形状记忆合金为对象,研究其在压缩载荷作用下的力学行为;加工了镍钛合金平垫片,研究密封连接结构泄漏率随预紧力、介质压力及温度的变化规律。试验结果表明:镍钛合金压缩载荷作用下具有超弹性特性,马氏体相变初始应力为270 MPa,不同压紧应力下试样的回弹率都达到99%以上。在恒定预紧力下,随着介质压力的提高,密封连接的泄漏率呈增加的趋势;随着温度的增加,泄漏率呈下降的趋势。最终,依据不同的工况条件获得了最佳的预紧力范围。