Influence of nickel and copper on liquid structure of CuAlNi shape memory alloys

Liquid structure of molten pure Cu, Cu-12Al, Cu-12Al-4Ni (mass fraction, %) alloys has been investigated using the X-ray diffraction method. It is found that the main peak of the structure factor of pure Cu is symmetrical. In the front of main peak, the curve takes on a shape of parabola, whereas a distinct pre-peak has been found around a scattering vector magnitude of 18.5 nm^?1 in the structure factor of the liquid Cu-12Al alloy. This pre-peak increases its intensity with the addition of Ni in the liquid Cu-12Al-4Ni alloy. The appearance of a pre-peak is a mark of the mediate-range order. Based on Daken-Gurry theory and according to mutual interaction between unlike atoms, the analysis of correlation between different composition and liquid structure was done: the strong interaction exists between Cu and Ni, so Cu-Al can form strong chemical bond which causes compound-forming behavior. Therefore, the medium-range size clusters can form in melt. The presence of the pre-peak corresponds to these clusters. The addition of Ni can strengthen the interaction between unlike atoms and increase the sizes of clusters, thus result in the height of pre-peak increasing.     

热处理对CuAlNiMnTi形状记忆合金相变滞后的影响

用电阻法、金相分析、电镜分析及Ｘ射线衍射等研究了热处理对ＣｕＡｌ－ＮｉＭｎＴｉ形状记忆合金相变滞后（Ａｆ—Ｍｓ）的影响．研究结果表明：淬火合金时效处理时，相变点急剧下降，时效初期相变滞后明显增大，后趋于稳定．淬火合金６００℃中温处理时，相变点下降，相变量减小．而热弹性马氏体相变类型则从Ｉ型转变到Ⅱ型，然后再转变到Ｉ型；伴随着热弹性马氏体相变类型的变化，相变滞后开始降低，然后增加．这是因为时效处理时析出ＮｉＡｌ基相，中温处理时析出ａ相所致．     

中温处理对CuAlNiMnTi记忆合金热循环及力学行为的影响

用阻法、金相分析、电镜分析、Ｘ射线衍射及拉伸试验等研究了淬火后中温处理对ＣｕＡｌＮｉＭｎＴｉ形状记忆合金热循环特性及力学行为的影响。研究结果表明：合金淬火后经６００℃中温处理可产生适量α相，α相优先在晶界析出，保温时间延长，则晶内也析出α相，控制中温处理时间可以调整α相含量，从而调整相变点；经中温短时处理后，在随后的热循环过程中不再有ＮｉＡｌ基析出相，从而实现热循环过程中相变点基本稳定；中温处理时     

Phase transition, structure and shape memory effect of Ni47Ti43Hf10 alloy

A Ni47Ti43Hf10 high temperature shape memory alloy is fabricated. The martensitic transformation temperature (TT) is obtained by differential scanning calorimetry and four-probe electrical resistivity measurements. The effect of thermal cycling is investigated and it is found that the TT tends to be stable quickly, which is of benefit to practical applications. The martensite structure is determined to be B19′ monoclinic by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. One-way and two-way (which is seldom reported before) shape memory properties are studied by tensile and bending tests. The cycling number of two-way shape memory effect is tested for more than 20000 times.     

形状记忆合金本构模型的热力学框架

基于形状记忆合金(SMAs)在相交过程中的热力学势和能量耗散来建立形状记忆合金的本构模型框架，通过采用不同独立变量(应力、应变、温度和熵)的组合来选择不同的能量函数(内能、Helmhohz自由能、Gibbs自由能和焓)，用内状态变量考虑相交过程中的能量耗散，则SMAs的本构模型完全可以由热力学势及能量耗散函数来建立，实例表明其可行性.     

基于新型形状记忆合金阻尼器的减振研究

基于现有形状记忆合金阻尼器的优点提出了一种新型形状记忆合金阻尼器,描述了它的工作原理并给出了具体构造,适当确定框架结构安装此种阻尼器的数量,用时程分析的方法比较了安装和未安装此种阻尼器的减振效果,说明了形状记忆合金在结构振动控制方面的有效性与适用性．     

Pre-peak on the structure factor of liquid hypoeutectic Al-Fe alloy

Using a θ-θ X ray diffractometer the structure of liquid hypoeutectic Al Fe alloy at 675℃ and its change with different thermal histories are investigated . Liquid Al is used as a reference system. It is found that a pre peak appears on the small angle part of the structure factor of the nonsuperheated hypoeutectic Al Fe alloy, but disappears after superheating whereas the structure factors of liquid Al hardly change with the different thermal histories, and no pre peak can be observed on them. The appearance of a pre peak is a mark of the intermediate range order (IRO). The pre peak is taken as the correlation between Fe atoms on the IRO length scale. Assume that the crystalline structure is the first order approximation of the liquid structure. A model structure is constructed. The basic unit is a cube formed by 8 Al atoms on its corner and one Fe atom occupying its center. The translation of such a unit along its fourbody diagonals by the length of a diagonal can meet the requirement of the Fe_Fe distance and gives a DO 3 like structure. If the vacancy among the units is filled with fcc like Al cells, the composition of the entity is about Al 7Fe, close to that of the metastable phase Al 6Fe from rapid solidification. It is speculated that there are Al 6Fe like clusters in the liquid hypoeutectic Al Fe alloy.     

热处理对复合稀土CuZnAl形状记忆合金性能的影响

采用电阻法、X射线衍射、透射电镜等方法研究了热处理工艺对含复合稀土CuZnAl形状记忆合金的影响。试验结果表明，加入复合稀土以及采取合理的热处理工艺(820℃-800℃保温15min室温油淬 150℃时效150min 50℃水保温10min)，可以获得以马氏体为主的形状记忆合金，同时合金的相变热滞最小。X射线衍射及微观分析结果表明，时效温度在150℃时的试样中的马氏体有序度较高，时效温度在200℃时，合金中马氏体板条中均衡的层错亚结构遭到破坏，形成大量的位错，时效温度达到250℃时，合金已发生了贝氏体转变。     

CuZnAl形状记忆合金超弹性的研究

研究了不同热处理工艺、晶粒束缚以及工作温度、应力循环、热循环和应力热循 环对 ＣｕＺｎＡｌ合金超弹性的影响。试验结果表明：合金常规淬火获得最佳超弹性的 淬火加热温度为８９０℃，对于所研究的线材试样而言，保温时间与线材直径有关；合 金采用双相区淬火，可获得较好的超弹性，其最佳淬火加热温度为７００℃，保温时间 为１０ｍｉｎ；晶粒束缚影响合金的超弹性，ｇｓ／Ｄ越大，晶粒束缚越小，超弹性越好； 合金的超弹性与工作温度有关，超弹性最佳值是在Ａｆ点以上一段温度范围内．其下限 温度为Ａｆ点以上１７～２２℃。合金在应力循环后出现了循环软化现象而不是循环硬 化现象，应力循环后，相变的熵及焓变降低；热循环和应力热循环均使合金的相变点 提高。     

考虑温度记忆效应的形状记忆合金本构模型

近年来在形状记忆合金（Shape Memory Alloy,SMA）中发现的由于不完全马氏体逆相变引起的温度记忆效应,在智能材料与结构等领域具有潜在的应用价值,建立克服现存SMA本构模型不能考虑SMA温度记忆效应这一局限性的SMA本构模型具有理论和工程实际意义．本文在前期研究的基础上,基于作者提出的形状记忆因子的概念,综合运用热力学、连续介质力学和马氏体相变学的相关理论,建立了描述SMA的形状记忆因子、应力、温度间关系的形状记忆方程和描述SMA的应变、应力、温度间关系的力学本构方程．由形状记忆方程和力学本构方程构成的SMA本构模型,克服了现存SMA本构模型不能考虑SMA温度记忆效应的局限性．数值结果表明,该SMA本构模型能有效描述经历不完全马氏体逆相变的SMA的热力学行为,可为SMA温度记忆效应的应用研究提供理论基础．     

铜基形状记忆合金异常相变内耗的研究

文章研究了Cu-Al-Ni-Mn-Ti多晶形状记忆合金的异常相变内耗。实验结果和理论分析表明,合金的高温相变内耗峰在测量频率较低、马氏体片较多及升温速度较大的情况下,分解为一个"正峰"和一个"倒峰",这种现象是由于2种正、负耗散弹性模量的马氏体变体间相互作用引起的;具有负弹性模量的形状记忆合金能够稳定存在的条件,是需要从环境吸收热量引起熵的增加。     

NiTi形状记忆合金动力阻尼特性的研究

应用相位法测量阻尼，系统研究了ＮｉＴｉ形状记忆合母相状态下动力阻尼特性，研究结果表明：ＮｉＴｉ形状记忆合金银邓使在母相状态下，其阻尼Ｑ＾－１也可达到１０＾－１量级，阻尼Ｑ＾－１随振动频率的增大而显著减小；当频率高于某一临界值时，其阻尼较小且趋于稳定，在一范围内，阻尼Ｑ＾－１随振幅的增大而增大，随预应力的增大而增大。     

稀土元素Ce对Ti-Ni形状记忆合金力学性能的影响

采用拉伸试验研究了稀土元素Ce对Ti—Ni合金力学性能的影响,通过扫描电镜对Ti—Ni—Ce合金的断口形貌进行观察。实验结果表明,添加稀土元素Ce使Ti—Ni合金的应力-应变行为有显著影响。在马氏体状态拉伸时,当x（Ce）低于0．5％时,合金的应力-应变曲线出现明显的屈服平台;而当％（Ce）超过1％时,合金的应力-应变曲线上无明显的屈服平台,以连续屈服和强烈的加工硬化为特征。随Ce加入量增加,合金的延伸率降低、脆性增大,断裂类型由微孔聚集型的韧性断裂逐渐转变为沿晶脆性断裂。因此,Ce的加入量不能超过1％,否则将损害Ti—Ni合金的使用性能。     

Exploitation of shape memory alloy actuator using resistance feedback control and its development

The relationship between phase transformation and electric re sistivity of Ti-42.6Ni-7Cu SMA was investigated. In the isothermal tensile tests, stress—strain curve shows large hysteresis and nonlinearity, whereas the resistivity—strain curve can be fitted by linearity. The resistivity of SMAs can be determined from the volume fractions of the martensitic and austenitic phas es. This characteristics leads to that the resistance of the SMAs is used as a parameter of strain of SMAs. A SMA actuator using resistance feedback control system was proposed, which can control and retain positioning at any positions without using sensor devices, and the deviation of position of this system was less than 3 μm.     

基于形状记忆合金阻尼器的结构风振控制分析

为了控制风作用下建筑物的振动,将一种新型形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)阻尼器安装在20层的电视塔结构模型上,建立了在该阻尼器作用下的框架结构动力学平衡方程及其求解方法,并运用Matlab对其进行了田浦台风风谱作用下的框架结构风振控制实验的数值模拟,先后得到了风速风载时程曲线图、控制前后的振动位移曲线图和速度时程曲线图.结果表明,在该种阻尼器的作用下,框架结构的抗风位移响应效果明显,结构的风致振动衰减速率有显著提高.     

TiNi形状记忆合金回复力模型

通过修正Clausius Clapeyron方程 ,使之在马氏体分数不断变化的条件下仍然适用 ,并在此基础上建立了TiNi形状记忆合金的回复力模型 ,模型中的参数均可通过实验确定 .利用此模型 ,使用典型的TiNi形状记忆合金性能参数 ,计算得到了TiNi形状记忆合金回复力与温度的关系曲线 ;与实验测试曲线的对比表明 ,本模型在大的预应变条件下与实验结果是吻合的     

形状记忆合金阻尼器参数对结构减震效果影响分析

形状记忆合金（SMA）是一种全新的功能性材料,介绍了形状记忆合金的主要特性,建立了形状记忆合金（SMA）阻尼器的热力学平衡方程,阐述了该种阻尼器在结构振动控制中的应用,并通过实验分析了形状记忆合金阻尼器参数对结构非线性地震反应控制效果的影响,分析表明：在相同屈服阻尼力下,随刚度比K增大和屈服位移比λ减小,SMA阻尼器的减振效果增加。     

实用性Cu-Al-Mn-Zn单向形状记忆合金的研究

通过恰当的成分设计 ,研制出一种具有高强度、高塑性、同时又有较好的单向形状记忆效应的Cu Al Mn Zn合金 .通过加入适量的Zn来稳定马氏体使其As 点高于 30 0℃ .这种合金的硬度达取HRC2 3以上 ,强度达 2 5 0MPa以上 ,塑性达 7%以上 ,其形状恢复率达70 %以上 .用此合金制造常温下工作的联结件 ,具有生产方法简单 ,成本低廉 ,性能稳定的特点 .     

基于SMA拉索的单索面拱桥桥面多维振动控制方法

首次提出了利用NiTi形状记忆合金伪弹性、高耗能、大阻尼、抗疲劳、耐腐蚀的特性来抑制单索面拱桥桥面横向扭转、纵飘和竖弯等多维振动方法.并利用Midas/Civil软件建立了安装NiTi形状记忆合金拉索前后的单索面拱桥的全桥有限元对比计算分析模型,进行了验证校核.研究结果表明:安装NiTi拉索可大幅度减小单索面拱桥纵向位移和横向扭转位移,并明显提高行车舒适度.     

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