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TiNi形状记忆合金弹簧的热处理

TiNi形状记忆合金弹簧的热处理

发布日期:2019-05-05 作者: 点击:

目前双程形状记忆元件已获广泛应用.

      在双程形状记 忆元件 中, 由形状 记忆合金(S M A ) 线材制作成 的螺旋弹簧和由偏置 元件做成的双程形状记忆元件 占重 要 地位。 很多人对 S M A 弹簧 的设计包括用计算机设计的方法进行 了研究〔 ’一 们, 而 关于 s M A 弹簧的热处理研究报道甚少。众 所 周 知,良 好 的 形 状 记 忆 效 应(SM )E 直接 与 记 忆 热处 理 有关。另 外,SM A 的相转变温 度决定于 SM A 的化学成份及热处理。 即使对一 定化学组成的 S M A材料, 为满足 不同实用要求, 也需要对其施以不同的热处理。 对 SM A 弹簧这一 实用元件, 为满足实用要求温度, 需要对其进行专门的热处理研究。作为实用双程记忆元件,S M A 弹簧应当满足下述要求:

( l) 高于热 回复温度时能箱出较大 回复力, 在低温 (通常是室温 ) 有、较低的变形力, 把二 者合并 为一项 指标称其为热 出力 比, 即热 出力 比 = 高温输 出回复力 / 低温变 形力 ;


TiNi形状记忆合金弹簧


( 2) 符合元件工作要 求的热 回 复 温 度。 本文报道不同热处理 对2 实验过程

本试验 采用 的 IT N 1 S M A 线材, 一 种是 北京有色金属研究总院提供, 名义成份 为T i一 50.5 4a t % N i, 丝径 1.5 m m, 以 下称 P料 ; 另 一种是西北有色金 属研 究 院提供, 名义 成 份 为 叭一 竹.分 at % N i, 丝 径1.0 m m, 以下称 B 料.用 尸 料制备螺旋压缩弹簧 3 个, 旋绕 比均为 5. 用 B 料制备螺旋压缩弹簧 1 个, 旋绕 比为 7.所有 弹簧 的有 效 圈 数 均 为 5,总 圈数 为 7, 节 距 为5 m m. 按照 上述 设计要 求, 加 工 了用 于绕制弹簧 的钢模棒. 把 IT N i 线一端牢固 地 固定在模棒头部, 开始绕制弹簧, 绕好后, 弹簧的另 一 端 IT N i 线头也必 须牢固地 固定在模棒上, 然后进行热处理.参照 文献 〔2 〕, 并根据模拟实验结果,对 IT N i 弹簧 进行 了下 述 热处 理实验,

( l)固 溶加 时效处 理,固 溶处理 温 度 8 50 ℃,保 温 l h,室 温 水 淬, 时效 温 度 6 50 ℃,保 温 l h,室温水淬 ;

( 2) 一 次 退火处 理,稀有金属材料与工程 卷 2 2退 火 温 度分 别 为 0 ℃ 和 0 ℃ 6 5, 保 温l h, 接着空 冷. 热处理 后 的弹簧及线段试样, 在 80 ℃ 热 水 和 冰水 中热 冷循 环 10次, 以 获得稳定 的记忆 效应.热处 理结 束后, 将弹簧从钢模上 取 下,用 砂轮将弹簧两端支撑圈打磨平整,然后测 量热出力比及开始和终 了热 回复温度.用 5 0 0 k g 拉伸机测量 了 SM A 弹簧 的热回复力和 室温变形力. 测量方法如下 : 室温下 弹簧 的 自由长度 0L, 在拉伸机上 将弹簧压缩至 长度 L,压 力大小 为 cF, 此时弹簧轴向应变:. 将弹簧固定在长度 L 并加热升温, 产生热回复力, 随 SM A 弹簧加热温度升高热回复力加大,至最后 其大小基本不变, 此 时热 回复力大小为 凡, 则 凡 / cF 即为热出力 比。用 水浴 法测 定 了 IT N i SM A 弹簧的起始和终 了热回复温度,测 量方法如下 : 将弹簧置 于冰水 中,用 手压 缩后接着松开,测 量弹簧 自由长 度 0L,然 后把弹簧取 出放人 lT度热水 中,测 量其 热回复后 长度 L:; 再把弹簧放人冰水中, 用手压缩后 松开, 使弹簧自由长度保持 0L, 把弹簧取 出放人 几 度热水 中 (几 >lT ), 测量其 热回复后 长度 几,又把弹簧放人冰水 中, 如此重复, 至弹簧热回复长度 L 基本不变则测量结束


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关键词:TiNi形状记忆合金弹簧

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