形状记忆原理及应用课件.ppt

不同变形量下Cu-18.4Al-8.7Mn-3.4Zn-0.1Zr合金典型金相组织 宽滞后铜基记忆合金热收缩管接头的研制 SMA管接头应用原理  记忆管接头的优越性： 记忆管接头的优点： 用记忆管接头进行管道等的连接，具有装配工艺简单、无污染等优点，在连接密集部件、不可焊部件、人类不易达到区域的工程部件（如深水工程、太空工程）、异种材料的连接等方面更显示了其优越性。 传统铜基记忆合金管接头的缺点： 传统的记忆合金管接头，需低温扩孔，储存才能满足低温下的使用。因此需要昂贵的制备与储存费用。 应用稳定性差（低铝）或成材率低（高铝） 需要解决的技术难点： 需要综合考虑应用的可靠性 冷加工的能力 宽的相变滞后（实现室温加工与储存） 宽滞后铜基记忆管接头的制备工艺路线： 合金成分设计 →熔炼、铸锭→均匀化退火 →车削表面→热挤毛坯管 →中间热处理冷拉 →车 削→记忆热处理 →记忆连接件室温 扩 径（扩径量为7.5%）→配接工艺→性能 测试。 创新点： 实现了室温下扩径与储存，在较低温度（＞-25℃）下使用，从而可节省低温扩径所需的特殊工装、夹具的制备费用和低温储存所需的昂贵费用（传统的）。 属高铝铜基记忆合金，抗马氏体稳定化能力强（工作稳定性高） 。 记忆处理后合金延伸率δ=12%，而7.5%的变形量即可产生满足所需的滞后宽度，因而产品成材率高（高铝记忆合金的δ一般很小）。 主要技术指标 抗蚀性 与黄铜相当 疲劳寿命 ＞105（ε=0.005） 滞后宽度 ＞90℃ 贮存温度 ＜50℃ 记忆应变 ＞3.5% 拉脱力 ＞350kg（φ8管） 气密性 在振动及50kgf/cm2静压下， 五分钟压力不降，无泄露。 当前国内外同类课题研究水平 美国Raychem公司报道了宽滞后Cu基记忆管接头，使用的记忆合金为Cu-10Al-5Mn-4Zn，变形条件是Ms点附近（-40℃）4-5%的变形，声称滞后宽度可达90K。日本也进行了类似的报道，并应用于冰箱等管接头连接。但我们的跟踪研究表明，按Raychem公司和日本报道的条件去做，可供利用的有效滞后宽度实际上难以达到90K，合金延伸率也偏低，仅为6%，扩孔时经常开裂，且合金难以冷加工，尚不能真正实用化。 我们新设计的产品具有独立自主的知识产权。 该作品的推广前景及经济效益 预测 宽滞后铜基记忆合金管接头，克服了传统的记忆合金管接头，需低温扩孔，储存和运输才能满足低温下的使用的缺点，可以在室温下扩孔、室温下贮存，并能满足低温下使用要求，从而简化低温扩孔所需的特殊工装及低温贮存所需的昂贵费用，因此其将在其将在军工、舰船、民用工业的中、低压的管道连接、异种材料管道或其它紧固件的连接中拥有广阔的市场空间和很强的市场竞争力（以冰箱为例）。 SMA管接头应用实例 用该宽滞后记忆合金制备的φ8管接头，应用于美菱电冰箱的铜-铝管之间的管路连接，通过了氦气测漏实验，应用与13台样机上，到目前已将近二年多，无一泄露事故，目前仍在测试中。 谢谢大家！ * Locking mechanisms of the Petals The petals are unable to form the disc shape designed if they are not aligned together. To solve this problem, we need to lock the petals together. Plan View of the petal locks 由于形状记忆合金马氏体相变的自协调和马氏体中形成的各种界面(孪晶面、相界面、变体界面)的滞弹性迁移，形状记忆合金会吸收能量而具有很好的阻尼特性。低频交变应力下，马氏体相变内耗属于静滞型能量损耗机制，内耗与频率、振幅、温度及升（降）温速度没有本质的依赖关系；高频时，内耗峰的温度随频率增大而升高，内耗峰是由界面粘滞运动引起的。 阻尼特性 医学上的应用 作为医用生物材料使用的形状记忆合金主要是Ti-Ni合金。Ti-Ni合金强度高，耐腐蚀，抗疲劳，无毒副作用，生物相容性好，可以埋入人体作生物硬组织的修复材料。例如，Ti-Ni合金细丝插入血管，由于体温使其恢复到母相的网状，作为消除凝固血 用的过滤器。用Ti-Ni合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合，可模仿心室收缩运动，制造人工心脏。用Ti-Ni合金制成的人造肾脏微型泵、人造关节、骨骼、牙床、脊椎矫形棒、骨折固定连接用的加压骑缝钉、颅骨修补盖板，以及假肢的连接等，疗效较好。 * * 形状记忆合金的记忆效应机理及应用 李 周 2010.9.6 形