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07-26

温控弹簧:温控弹簧的特性是什么?

温控弹簧的特性是什么?你知道吗?今天,我们一起来了解一下吧!20世纪70年代,材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种特殊的金属条,容易弯曲。我们把它放在一个装满热水的玻璃罐里,金属条被向前抛出;放入冷水中,金属条恢复原状。在装满冷水的玻璃罐中,拉伸一个弹簧,当弹簧放入热水中时,弹簧会自动再次塌陷。
04-26

NASA利用记忆合金打造出新型可折叠机翼

  据外媒报道,NASA将可折叠机翼视为是未来航天的关键航空技术,为了让这个目标能够得以实现,这个太空机构开始寻找一种前沿、轻量级的记忆合金。日前就出现了一个合适的选择,由Spanwise Adaptive Wing项目研发的新型合金能让机翼在不需要重型液压系统的情况下控制表面进而改变其形状。   飞机的机翼经历了一个漫长的发展历史,从最初的云杉木和帆布变成了现在越来越复杂的材料。虽然在技术上获得了重大更新,但它们的效率却受到了一定的限制。如果机翼能变得更加“橡胶”感一些,这样其就能变成多种形状,这也就意味着它们能够满足多种不同的飞行条件。   实际上,这个想法很早就已经出现,但问题是折叠机翼所需要的液压机太笨重且能耗非常高,以致于其劣势完全盖过了优势。为此,NASA的阿姆斯特朗飞行研究中心、格伦研究中心、兰利研究中心、波音研究与技术部门、Area-I Inc联合研发一种能取代现所用液压机和发动机的制动器,其将能让重量减少80%并将通过形状记忆合金运转。   最近,NASA在加州爱德华兹空军基地的罗杰斯干湖上展开了一系列飞行测试。在测试过程中,他们使用了通过远程控制的原型技术评估研究飞机(PTERA)。据悉,PTERA所用机翼在飞行过程中可实现0-70度的折叠。除了采用碳复合材料之外,这架无人机还用到了大量遥测设备和传感器。   通常情况下,记忆合金都是通过加热的方式进行变形。测试中,机翼上的加热管就让机翼最两侧的部分向上或向下弯曲。   来自波音研究与技术部门的技术人员Jim Mabe表示,他们与NASA通力研发的新型合金性能表现非常出色,从一开始的测试阶段到飞行测试,该材料一直表现稳定且比以往研发的材料都要优秀。   而根据NASA提供的信息了解到,具备可折叠能力的机翼未来有一天将能变得更轻、更简单、更细长、更稳定、更省油。另外,它还将让超音速飞行变得更加容易。
04-26

记忆合金轮胎 全新技术革命

  2017年12月11日,日前来自美国国家航空航天局(NASA)发布了一种由形状记忆合金制造的非充气式轮胎,不但更轻、更坚固、更安全,而且可以使用在各种恶劣地形上。将来这种轮胎除了应用在火星探测任务中之外,也可以作为传统轮胎的替代品,在地球上使用。   NASA表示,这种被称为“超弹性轮胎”(Superelastic Tire)的革命性产品由NASA的格伦研究中心(Glenn Research center)和固特异公司(Goodyear)共同开发,其灵感来源是阿波罗计划的月球车所使用的轮胎。   而使用形状记忆合金作为辐射状的材料,也能增加轮胎的承重能力。与传统的轮胎相比,“超弹性轮胎”减少了爆胎的可能性,因此也改善了行车安全。此外,这种轮胎的设计也减少了对内框的需求,这有助于轮胎组装的简化,也减轻了轮胎的重量。而且,它也可以在运作时,降低传送到车辆上的能量。除了安装在好奇号(Curiosity)这样的火星探测车上以进行太空任务之外,这种轮胎也可以应用在地球上的各式车辆和飞机上,包括:军车、一般汽车、重装备车辆、农用车辆、全地形车(all-terrain vehicle)等,以适应各种地形的需求。   目前好奇号的轮胎由固态铝所制造,虽然坚固,但还不足以预防爆胎或胎面受损。而“超弹性轮胎”则能让好奇号之类的探测车在火星或月球上携带更重的装备,并探索更广的区域。   “超弹性轮胎”系由形状记忆合金制造,可在崎岖不平的地面上平稳地行进。当此轮胎遇到石头之类的突出物时,它会以暂时变形的方式因应,随后便会恢复原状,而不会有永久性的损伤。
04-26

形状记忆合金研发进展快速,医疗领域成主要应用市场

  形状记忆合金产业链中,上游主要为钛、铜、铁等多种金属原料;由于形状记忆合金拥有形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性与电阻特性,很难被其他材料所替代,其下游行业主要包括生物医药、航空航天、机械电子、桥梁建筑、汽车制造等多个行业,应用范围比较广泛。   虽然形状记忆合金用途广泛,但各行业对于形状记忆合金的需求量和产品特性要求,差异性较大。形状记忆合金企业也会针对特定市场的需求,针对性开发相关产品。   从专利技术角度来看,2009年以来,我国形状记忆合金行业的专利申请数量成上升趋势,在2016年达到峰值,共申请了676件专利。虽然行业2017年数量有小幅下滑,但整体增幅明显。行业处在快速的发展时期,各家企业努力研发新兴产品来满足下游市场的需求。   从形状记忆合金专利领域分类来看,医学/兽医学/卫生学为最大的研发市场,这部分专利占全部专利数量的22%左右。   目前,国内形状记忆合金行业市场主要应用在医疗领域、汽车、机器人、航空等领域。2017年我国形状记忆合金行业市场规模约56.8亿元,其中医疗领域用形状记忆合金规模达到了43.5亿元;其他领域(汽车、机器人、航空等)市场规模达13.3亿元。进一步细分,生物医疗是形状记忆合金行业最主要的市场;形状记忆合金已被广泛用于医疗器械领域,包括牙科、胸外科、肝胆科、泌尿外科、妇科、心血管科、脑血管科和骨科矫形外科等。   医疗保健消费支出、手术需求增加映射形状记忆合金市场增长   近几年随着居民收入水平的提高,全国人口结构趋向老龄化的进程,居民对于医疗保健方面的消费支出逐年增高,2013-2017五年时间全国居民医疗保健消费支出增长59%,同期GDP增长仅39%,增速超出近二十个百分点;同时,我国住院病人手术人数增长明显,2013-2016年四年时间增长55%,居民手术需求不断提高,预计未来还将维持较高增速。   形状记忆合金的医疗用途大多涉及到手术过程。因此手术数量能较好的充当记忆合金需求的代理变量,较好的反应行业需求变化趋势。持续走高的医疗消费支出和手术人次,反应出我国记忆合金生物医疗的发展空间不断扩大,行业投资价值显现。   在医学中应用最广泛的是多孔镍钛记忆合金,主要用于人体骨骼的替换和修补。镍钛合金具有与人体骨骼强度相当的强度,其多孔的特性保证植入人体后不会因为纤维组织的包覆而使植入材料产生松动或偏移而失效,使植入物与被修复骨组织形成牢固的结合体;其优于其他材料的形状记忆效应又使得植入过程变得容易,降低手术难度,减轻病人的痛苦。人们在镍钛合金与人体相容性方面又做了大量的研究工作,新的材料甚至能促进骨组织的生长,植入物与肌体组织的排异反应也大为降低。
04-24

镍钛合金

  镍钛合金是一种形状记忆合金,形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。它的伸缩率在20%以上,疲劳寿命达1*10的7次方,阻尼特性比普通的弹簧高10倍,其耐腐蚀性优于目前最好的医用不锈钢,因此可以满足各类工程和医学的应用需求,是一种非常优秀的功能材料。   记忆合金除具有独特的形状记忆功能外,还具有耐磨损、抗腐蚀、高阻尼和超弹性等优异特点。
04-24

“记忆”合金主要有什么样的特质?

  为了实施月面天线计划,必须用航天飞机把直径很大的抛物面天线运到月球上,可是,怎样才能使如此大的天线装 人内部非常狭小的航天飞机呢?美国宇 航局使用了形状记忆合金技术,这种合金材料在特定温度条件下,其物理性质 将会发生显著的变化,是一种具有独特的形状记忆功能的合金,先对该合金进 行预变形以后,当对预变形的形状记忆合金加热,使其温度超过合金相变温度时,形状记忆合金材料就会恢复到变形前的形状。美国宇航局的科学家在室温 下用形状记忆合金制成抛物面状的月面天线,然后把它揉成直径5厘米以下的 小团,放人阿波罗十一号的舱内发射到月球上,在月面上经太阳光的照射加热 使它恢复到原来的抛物面形状。这样就能用空间有限的航天飞机机舱运送体积 庞大的天线了。
04-23

记忆合金原理是怎样的?

  记忆合金原理:一般认为,记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时,就会发生形状恢复的记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力,镍钛诺合金高达60公斤平方毫米,远比最初变形时加的力大。一般说来,可达原变形的十倍,这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此无法解释,物理学家罗沙尔说:“热力学定律一点没有错的地方,但这些定律就是不适合于镍钛诺?”。目前,很多学者认为,记忆合金之所以能恢复原来的形状,是由于“记忆因子”的作用。通过相变过程自由能的研究与体积关系推导“记忆因子”。
04-21

记忆合金用途

  记忆合金,由于她有着百万次以上的回复能力,所以很多人叫它为“有生命的合金”正是因为记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。   机械上的用途   记忆合金应用十分广泛。比如机械上的固紧销、管接头,电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊,医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。它还将在通讯卫星、彩色电视机、温度控制器以及玩具等方面发挥神奇的效能,也将成为现代航海、航空、航天、交通运输、轻纺等各条战线上的新型材料记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。美国海军飞机的液压系统使用了10万个这种接头,多年来从未发生漏油和破损。船舰和海底油田管道损坏,用记忆合金配件修复起来,十分方便。在一些施工不便的部位,用记忆合金制成销钉,装入孔内加热,其尾端自动分开卷曲,形成单面装配件。   记忆合金特别适合于热机械和恒温自动控制,已制成室温自动开闭臂,能在阳光照耀的白天打开通风窗,晚间室温下降时自动关闭。记忆合金热机的设计方案也不少,它们都能在具有低温差的两种介质间工作,从而为利用工业冷却水、核反应堆余热、海洋温差和太阳能开辟了新途径。现在普遍存在的问题是效率不高,只有 4%~6%,有待于进一步改进。   医疗上的用途   记忆合金在医疗上的应用也很引人注目。例如接骨用的骨板,不但能将两段断骨固定,而且在恢复原形状的过程中产生压缩力,迫使断骨接合在一起。齿科用的矫齿丝,结扎脑动脉瘤和输精管的长夹,脊柱矫直用的支板等,都是在植入人体内后靠体温的作用启动,血栓滤器也是一种记忆合金新产品。被拉直的滤器植入静脉后,会逐渐恢复成网状,从而阻止 95%的凝血块流向心脏和肺部。   人工心脏是一种结构更加复杂的脏器,用记忆合金制成的肌纤维与弹性体薄膜心室相配合,可以模仿心室收缩运动。现在泵送水已取得成功。   由于记忆合金是一种“有生命的合金”,利用它在一定温度下形状的变化,就可以设计出形形色色的自控器件,它的用途正在不断扩大。   早期适用   形状记忆合金的应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4%的套管,然后在液氮温度下将套管扩径约8%,装配时将这种套管从液氮取出,把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时,套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏,远胜于焊接,特别适合用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。   航天技术应用   记忆合金令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日,“阿波罗”11号登月舱在月球着陆,实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后,在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线,用以向地球发送和接受信息。数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好,然后降低温度把它压成一团,装进登月舱带上天去。放到月面上以后,在阳光照射下温度升高,当达到转变温度时,天线又“记”起了自己的本来面貌,变成一个巨大的半球形。
04-21

镍钛记忆合金弹簧的用途

  弹簧是用TiNi记忆合金丝绕制成的,利用了形状记忆合金的单程记忆效应,在拉长后,随着温度的升高可自行恢复原长的感温驱动元件。这种弹簧亦是工业用形状记忆合金元件的典型结构形式。拉长后,以热水或热风为热源,回复原长的温度为65℃-85℃,原长为80mm。形状记忆合金的马氏体相(即低温时的相组织,此处所说的低温指室温)为软相,母相(即高温时的相组织,此处所说的高温即指65℃-85℃)为硬相。   用途:   记忆合金应用十分广泛。比如机械上的固紧销、管接头,电子仪器设备上的火灾报警器、插接件、集成电路的钎焊,医疗上的人造心瓣膜、脊椎矫正棍、头颅骨修补整形、口腔牙齿矫形和颌骨修补手术等。它还将在通讯卫星、彩色电视机、温度控制器以及玩具等方面发挥神奇的效能,也将成为现代航海、航空、航天、交通运输、轻纺等各条战线上的新型材料记忆合金已用于管道结合和自动化控制方面,用记忆合金制成套管可以代替焊接,方法是在低温时将管端内全扩大约 4%,装配时套接一起,一经加热,套管收缩恢复原形,形成紧密的接合。
04-20

镍钛合金形状记忆合金的特点

  (一)形状记忆性   镍钛合金形状记忆合金通过一定热处理之后便会自动恢复形状,这种变化就是镍钛合金形状记忆合金的形状记忆特点。形状记忆能够依据恢复的状况分为单程形状记忆、双程形状记忆与全程形状记忆。   (二)超弹性   镍钛合金形状记忆合金在受到外部作用力时会出现变形情况,在除去外部作用力后便会恢复到原状,这就是镍钛合金形状记忆合金的超弹性特点。镍钛合金形状记忆合金在出现超弹性变形之后,会直接导致马氏体相变,而除去外部作用力,又会导致马氏体逆相变。   (三)阻尼性   镍钛合金形状记忆合金就是因为相变的自我调整与相变中产生的界面及运动,具有非常好的阻尼性。   (四)电阻性   马氏体的镍钛合金形状记忆合金在变形过程中,其电阻与应变之间是线性的关系。当发生相变发生之后,其曲线的斜率便会随之降低,然而在马氏体相前后也会保持线性关系。
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