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高性能形状记忆合金及其制备与应用

高性能形状记忆合金及其制备与应用

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  • 发布时间:2020-07-10

高性能形状记忆合金及其制备与应用

【概要描述】本发明公开了一种高性能形状记忆合金,它由钛、镍、铜、铌组成,按原子百分比分为以下组分:钛的原子百分含量为45?50%,镍的原子百分比是30?34%,铜的原子百分比是10?14%,残余物为铌。

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  高性能形状记忆合金及其制备与应用
  本发明公开了一种高性能形状记忆合金,它由钛、镍、铜、铌组成,按原子百分比分为以下组分:钛的原子百分含量为45?50%,镍的原子百分比是30?34%,铜的原子百分比是10?14%,残余物为铌。本发明制备的薄膜合金含有纳米ti2cu和Ti2Ni相。在变形过程中,转化过程中没有残留的纳米相,性能优良。
  【专利说明】
  技术领域
  [0001]本发明涉及形状记忆合金材料领域,特别涉及一种高性能形状记忆合金及其制备方法和应用。
  【背景技术】
  [0002]形状记忆合金因其高的可恢复变形而被广泛应用于生产和生活中。中国发明专利cn102864339a提出一种弹性合金材料。合金成分为45~55at%,铁o-laot%,铁10~15at%,钻孔10~15at%,15~20at%。该工艺方案的合金材料不仅具有窄的滞回超弹性能,而且能保持形状记忆效应。其制备方法包括以下步骤:1)选择纯度>99.9%的仪器、纯度>99.99%的钻孔、纯度>99.9%的铁、纯度>99.9%的铁、纯度>99.99%的铁,将上述材料按原子百分含量配比后,放入炉内抽真空至2.0XL(t4pa,然后充入气体,反复加热、冷却并吸入模具中获得合金毛羽;2)获得1)获得的合金毛羽。高温合金在1000°C下真空密封至5.0 XL(t5pa)72小时,然后冷却至室温,获得超弹性合金材料。
  [0003]中国发明专利cn102851548a提出了一种超弹性合金,合金材料由米45-55at%,铁o-laot%,铁25-35at%,钻头10-15at%E2组成。根据权利要求1所述的高温合金材料具有以下成分:仪器50AT%、铁5AT%、铁35at%、钻头1oat%0
  [0004]中国发明专利cn101876016a提出了一种基于薄顶钻削转移的高温形状记忆合金,提供了一种具有高马氏体相变温度的稀±仪器钻削基高温形状记忆合金,良好的塑性和形状记忆性能及其制备方法。化学式为(53mn22co6gal9)100xax,式中4=007,¥,6(1),原子序数为0~1。采用真空抽吸、充气、烧结、回火等工艺制备了高温形状记忆合金铸锭。铸锭在炉内进行热处理和冷却,热处理后用冰水熔化片状合金,得到合金。
 

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镍钛合金驱动丝:创新材料的多元应用与卓越性能
在材料科学领域,镍钛合金驱动丝正凭借其独特性能和广泛应用,成为众多行业关注的焦点。这种智能材料以其类似人体肌肉的特性,在医疗、电子、汽车等多领域展现出巨大的应用潜力。​ 镍钛合金驱动丝,又称 “NiTi 驱动丝” 或 “肌肉钛丝”,其独特之处在于具备通电收缩的特性。当电流通过时,合金丝内部电阻产生热量,温度高于相变温度,触发收缩反应;电流停止后,合金丝冷却并恢复原始长度。这一特性源于镍钛合金在机械应力或温度变化下发生的相变,为其在各领域的应用奠定了基础。​ 从性能数据来看,镍钛合金驱动丝表现卓越。其抗拉强度高达 850MPa,屈服强度在 195 - 690MPa 之间,延伸率范围为 25 - 50%。在化学成分上,Ni 含量严格控制在 55.4% - 56.2% 之间,同时对 C、H、O、N 等杂质含量的严格限制,确保了合金丝的稳定性与可靠性。通过调整合金成分和处理工艺,NiTi 记忆合金的相变温度可在一定范围内变化,如 TiNi - 01 合金相变温度范围为 20℃ - 40℃,TiNi - 02 合金则为 45℃ - 90℃,极大地拓展了其应用场景。​ 在医疗健康领域,镍钛合金驱动丝的应用尤为突出。因其良好的生物相容性,被广泛用于制作支架、导丝等医疗器械。在智能驱动的高精度药液输送系统中,镍钛合金材料也发挥着关键作用,为患者提供更精准高效的医疗服务。在消费电子领域,镍钛合金驱动丝同样不可或缺。例如,在手机镜头的光学防抖马达中,该材料得到了英国 CML 的性能认证,有效提升了拍摄质量。​ 在汽车制造行业,镍钛合金被应用于汽车座椅和悬挂系统,显著提高了车辆的舒适性和安全性,满足了消费者对智能、舒适驾乘体验的追求。在渔具领域,镍钛合金丝用于制作鱼钩、鱼线等部件,提升了钓鱼的效率与成功率。​ 科研人员对镍钛合金驱动丝的研究也在不断深入。德国萨尔大学和德国机电一体化与自动化技术中心的研究团队利用镍 - 钛形状记忆合金中的 “弹性热效应”,开发出创新的空调技术。该技术通过超薄镍钛线材或片材的反复机械变形实现热量转移,无需使用挥发性制冷剂或燃烧化石燃料,具有更高的能效和显著的环境效益,被欧盟委员会视为传统制冷系统的领先替代方案,并被世界经济论坛评为 2024 年 “十大新兴技术” 之一。香港科技大学孙庆平教授团队则提出了一种新型的丝线缠绕弯曲驱动方式,应用于镍钛形状记忆合金丝,实现了稳定持续的低温冷区,制作的紧凑型空气制冷原型机尺寸小巧,能高效且连续地输出冷空气,空气温降高达 10.6℃,样机能效比高达 3.7,为弹卡固态制冷技术的发展开辟了新路径。​ 随着技术的不断进步和研究的持续深入,镍钛合金驱动丝有望在更多领域实现突破,为各行业的发展注入新的活力,推动科技与生活的进一步发展。
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