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鍍鎳純鈦絲在形狀記憶元件制造中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2021-10-16 16:15:49 瀏覽次數(shù) :

TiNi合金具有形狀記憶效應(yīng)及超彈性兩種特性,可制作構(gòu)造簡單的驅(qū)動(dòng)元件。這種驅(qū)動(dòng)元件的單位體積做功遠(yuǎn)比PZT等其它材料的驅(qū)動(dòng)元件大,但是制造這種材料必須經(jīng)過復(fù)雜的塑性加工和熱處理的組合工藝,是該材料的缺點(diǎn)之一。日本富士菲爾特工業(yè)公司和全澤工業(yè)大學(xué)的研究人員采用鍍鎳的純鈦絲,制成三維形狀元件后進(jìn)行擴(kuò)散熱處理,得到新開發(fā)的元件,并評價(jià)了該元件的性能。

鈦絲

這種三維形狀TiNi合金元件的制造方法是:在直徑100μm的純鈦絲表面鍍鎳(鍍層厚度12μm),然后纏繞在陶瓷卷筒上加工成圓筒形狀,再在真空氣氛下(10-3Pa)進(jìn)行擴(kuò)散熱處理(1173 K溫度下保溫1~8 h,通氬氣快速冷卻),完成后將試料從卷筒上取下。

用掃描電鏡觀察了絲材的斷面組織,并用能量分散x射線分析其組分。結(jié)果表明,絲材最外周為鍍鎳層,心部殘存有未反應(yīng)的鈦;熱處理使得絲材生成了TixNi1-x化合物相,呈層狀,該化合物相比例隨熱處理時(shí)間的延長而增加。X射線衍射分析表明,試料中除有Ni和Ti以外,還有TiNi—B19 (TiNi合金中的馬氏體相)。用示差掃描量熱計(jì)測定了試料的相

變溫度,結(jié)果表明:所有擴(kuò)散熱處理后的試樣,都可以明顯觀察到表示熱彈性型馬氏體相變的放熱峰及吸熱峰,根據(jù)放熱峰的位置可以確定馬氏體相變開始溫度約340 K,這支持了x射線衍射分析結(jié)果。

以8h熱處理時(shí)間所得TiNi合金元件為例,觀察了它的形狀恢復(fù)動(dòng)作。室溫下,變形的TiNi合金元件在453K保持在熱平臺(tái) ,約40s后合金元件恢復(fù)到初始形狀,表明其性能良好。

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