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形状记忆合金

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  • 形状记忆合金相变温度测量中的TEC半导体加热制冷装置解决方案

    形状记忆合金相变温度测量中的TEC半导体加热制冷装置解决方案

    [size=16px][color=#ff0000]摘要：形状记忆合金（SMA）是一种先进的金属材料，其物理和机械性能本质上依赖于温度。为了快速和低成本的实现SMA相变温度和热滞后性能的测试表征，基于更灵敏的电阻温度依赖关系，本文提出了采用帕尔贴TEC加热制冷装置结合四电极电阻测量的解决方案。与传统的DSC法相变温度测试相比，这种帕尔贴形式的电阻温度法具有更高的灵敏度和快速变温速度，且被测样品装配简单，更适合MEMS的热表征，并且比DSC更具有成本优势。[/color][/size][align=center][size=16px] [img=TEC半导体加热制冷技术在形状记忆合金相变温度测量中的应用,550,320]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305141453488440_9957_3221506_3.jpg!w690x402.jpg[/img][/size][/align][size=18px][color=#ff0000][b]1. 背景[/b][/color][/size][size=16px] 形状记忆合金（Shape Memory Alloys：SMA）是一种先进的金属材料，其物理和机械性能本质上依赖于温度。这种温度依赖性使得SMA作为致动器和/或传感器在工程应用中有着巨大潜力，因此需要研究作为温度函数的SMA行为，这对于开发基于SMA的热机械致动器至关重要。[/size][size=16px] 由于SMA中的相变是热触发，其行为与温度密切相关，任何的温度变化都会伴随着热性能和机械性能的显著变化，因此可以应用不同的技术来确定SMA中的相变温度。典型的相变温度测量使用的热分析技术主要包括差示扫描量热分析法（DSC）、差热分析法（DTA）和动态力学分析法（DMA），这些技术都有相应的商业化设备。然而，这些设备高昂的采购、安装和维护成本使得预算有限的机构无法实施。此外，这些设备需要使用消耗品，如载气（DSC）和冷却液（DMA中的液氮）。在SMA应用（如微致动器）的开发中，购买和专门使用这种商业设备来确定材料的相变温度可能会很昂贵，更不用说设备的使用率并不高。[/size][size=16px] 针对上述情况，特别是根据客户的要求，希望在尽可能短的测试时间内和尽可能低的成本下，从定性和定量的角度寻找非商业的替代测试方法和测试仪器以获得合适的物理信息来确定形状记忆合金致动器的相变温度，为此本文提出了相应的解决方案。[/size][size=18px][color=#ff0000][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 对于形状记忆合金这类合金材料，其电阻值与温度有强烈的依赖性，大量研究表明通过测量电阻对温度的这种依赖性在一些影响晶格组织的结晶现象时往往会更加敏感，也就是说通过测量温度变化过程中的电阻变化来确定SMA相变温度，往往会比单纯测量温度和热流形式的DSC更加的灵敏。为此，本解决方案的核心是给SMA样品加载温度，并同时测量SMA样品电阻随温度的变化，由此来形状记忆合金的相变温度和热滞后。[/size][size=16px] 另外，形状记忆合金的相变温度普遍不高，一般都在-50~150℃温度范围内。为了在此温度范围内实现样品的温度变化，加热装置需具备以下几方面的功能：[/size][size=16px] （1）温度控制要具有很高的控制精度和速度，加热温度能很快的传递给被测样品，并同时能使被测样品具有很好的温度均匀性。[/size][size=16px] （2）温度变化要具备可控速率的线性升温和降温能力。[/size][size=16px] （3）加热装置简单，并便于安装被测样品和便于测量样品的电阻值。[/size][size=16px] 为满足上述加热装置的要求，本文提出的解决方案采用了TEC帕尔帖热电技术，即采用帕尔帖片对被测样品提供-50~150℃的温度变化，由此组成的测量装置结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][img=01.形状记忆合金相变温度测量装置结构示意图,690,226]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305141454517414_9874_3221506_3.jpg!w690x226.jpg[/img][/size][/align][align=center][size=16px][color=#ff0000][b]图1 形状记忆合金相变温度测量装置结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，TEC模组的温度控制采用了一套TEC温度控制装置，包括TEC电源换向器和高精度PID可编程控制器，由此可实现TEC模组表面温度按照设定的程序曲线进行快速升温和降温。TEC模组的底面安装有散热器，图1中并未标出，为了提高散热效率一般采用循环水冷却散热器。[/size][size=16px] 为了测量SMA的相变温度和考核其稳定性，需要使用相同的加热和冷却速度来进行热循环测试，这就需要TEC模组的温度控制具有较高的精度和重复性。为此，本解决方案采用了高精度PID可编程控制，完全可以满足SMA相变温度测试的需要。[/size][size=16px] 如图1所示，被测SMA样品放置在TEC模组的表面，为减小接触热阻和保证温度均匀性，样品与TEC之间涂覆有相应的热界面材料。样品表面的温度由焊接在其上的热电偶进行测量，此热电偶作为控温热电偶，也可以同时再焊一根热电偶作为测温热电偶使用。SMA样品电阻测量采用了四电极法，即在样品上焊接四根铜电极分别作为内电极和外电极，四根电极连接到微欧计进行电阻测量，由此可以通过采集测温热电偶的温度数据和微欧计的电阻数据得到SMA样品的电阻温度变化曲线，并最终得到SMA样品的相变温度和热滞后性能。[/size][size=16px][color=#ff0000][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 本解决方案适用于形状记忆合金的电阻-温度特性曲线，并由此得到相应的相变温度和热滞后性能，帕尔贴模块能够在-50℃和150℃之间进行热循环，温度控制系统能够提供良好的冷却/加热响应。同时，本解决方案还具有以下特点：[/size][size=16px] （1）与相变温度的DSC表征相比，带有帕尔贴模块的电阻温度测量装置表现出更良好的性能，电阻对相变的响应更敏感和快速。[/size][size=16px] （2）帕尔贴模块具有更快和更准确的变温速度，这能够在使用不同的材料活化速率（加热/冷却速率）时对SMA的基本行为进行研究，这与典型的其他热分析技术相比，在具有同样的准确性和可靠性的同时，更能提供所需要的加热/冷却速度。[/size][size=16px] （3）采用帕尔贴模块形式的相变温度测量，其简单的结构可允许在有或没有机械应力的情况下表征铸态和纹理形状记忆合金，这在SMA微机电系统（MEMS）的热表征中有着重要作用。[/size][size=16px] （4）珀耳帖表征设备比典型的热技术成本低得多，而且这种TEC帕尔贴加热制冷方式还可用于形状记忆合金其他物理量的测量，如比热容、热导率和热膨胀系数测量。[/size][align=center][size=16px][b]~~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/size][/align]

  • 【转帖】什么是“记忆合金”？

    一个颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条向前冲去；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧，把弹簧放入热水中时，弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状，而在热水中，则会收缩，弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩，收缩再拉开。这些都是用一种特殊合金，有记忆力的金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。 在显微镜下看到这种合金的两种部分稳定结构的样子，金属正逐渐从一种形态变到另一种形态，通过温度的转换，合金也可以恢复它原来的结构。不同的合金有着不同的特性，这样的实验就是为了找出这些非凡的金属有何实际的用途。有一种特殊的合金用在医学上，用来恢复复杂的骨折。 　　这条金属是用一条特殊的黄铜合金制成的，不易断裂，当它在水银中浸过之后，便可以毫不费力的折断，在显微镜下黄铜的结构清楚地展现在我们面前，水银则在黄铜边界之间横冲直撞，像我们看到的那样，它使黄铜变得脆了。 　　这个金属球能很容易的穿过这个环，但经过火烤几秒钟之后，金属开始膨胀，就穿不过这个环孔了。桥梁结构是一个必须加以考虑的领域，这座钢筋混凝土大桥建在一组滚轴上，以便使因温度变化而引起的桥梁长度增减得到补偿。高压线也会受温度变化的影响，天热时伸长，天冷时就收缩，冬夏的温差可能使电力传输线的这一高度变化多达10到15米。一块金属片被充分磨擦，温度升高了，再将它们放在铜盘上，冷下来，它就双弹到了空中。每一个金属片都由两种具有不同膨胀特性的金属制成，被磨擦后就变热、膨胀，这便产生了张力，冷了下来就会变回它最初的形状。这个电力轴里就有一个双金属条，有电流通过时，金属条变热并开始弯曲，达到一定温度时，金属头便断开了，当他降到一定的温度时，金属头会自动的再次合上。许多汽车的指示器就是基于同样的原理来工作的，这些双金属条能以惊人的速度伸展开又重新卷起来，汽车在自动燃火时，双金属条根据引掣的温度来控制燃气的供应，记忆合金用途极广泛，它易冷易热的变化是很有趣的。

  • 关于“记忆合金”发出的帖子情况核实

    各位朋友，关于记忆合金发出的帖子，情况我已经和金属所取得联系并且落实情况，具体如下： 1 金属所有6台蔡司显微镜，其中有一台是正立式高温全自动显微镜，配有原版软件。物镜为长工作距离的，数值孔径为0.75。其它也有0.75的，选择的原因是因为景深大。成像质量非常好。我电话咨询了使用者，一位女工程师，她这台显微镜是高温金相，所以选择长距离，数值孔径较低。 2 成像质量非常好，关于与李老师那的奥林帕司比较，不再一个层次。 3 我已经和李老师部门联系，但不是李老师本人接的。一位姓孙的说，各家产品定位不一样，日本的价格低，德国的好价钱高。我们资金有限，没办法。 综上所述，情况不是记忆合金所说那样。请您不要在网上污蔑金属所的形象，这是要负法律责任的。金属所的领导知道后，要查记忆合金真是姓名。在这里我提醒大家，不要做出格的事情。谢谢大家的支持。

  • 【求助】NiTi记忆合金成分分析仪器选择

    [size=4]我公司使用原材料为NiTi记忆合金成分为：[/size][font=Times New Roman]Ni 54.[/font][font=宋体]5[/font][font=宋体]～[/font][font=Times New Roman]57.0[/font][font=Times New Roman]Co 0.050[/font][font=Times New Roman]Cu 0.010[/font][font=Times New Roman]Fe 0.100[/font][font=Times New Roman]Nb 0.025[/font][font=Times New Roman]C 0.070[/font][font=Times New Roman]H 0.005[/font][font=Times New Roman]O 0.045[/font][font=Times New Roman]Ti [/font][font=宋体]余量[/font]拟采购一台光谱类分析仪器，希望各位高手，推荐

  • 【讨论】一般碳硫仪对样品形状有要求吗?

    一般碳硫仪对样品形状有要求吗?会不会说,粉末装样品比颗粒状的样品分析更准确而颗粒状的样品又比块状的样品分析准确这样?有没有人试过同一样品不同形状有没有很大误差?

  • 【讨论】FID的形状问题

    有的时候是很平缓的，正常FID的形状，是一个填充了的；有的时候确是可以清晰的看到是衰减的正弦函数的形状，平缓；以上两个都还正常，可以理解一个密集，另外的一个拉伸了；可是有的时候却看到是两个正弦函数错位在一起，也是衰减的，但是不好看，不光滑；更有的时候，正弦函数只出现一个半周期，自然看着别扭！很丑！请问经验丰富的老师以上的情况说明情况？？？怎样可以学习或者更正？

  • 试样的形状

    试样的形状会影响光谱分析的准确性吗，什么样形状的试样又是最好的呢

  • 【讨论】雪花的形状是怎样形成的

    冬天已经过了大半，在我国的许多地方都出现了下雪的天气，观察雪花的形状，看起来很美的，各种各样的有如一幅幅图画。这些如此美妙的形状是怎样形成的呢？为什么会形成这样的形状呢？这里面一定涉及到很多物理化学相关的知识，希望大家发表自己的见解，共同讨论学习。

  • 【转帖】高镍合金运用

    镍合金 以镍为基体加入其他元素而构成的有色合金。 按用途分为： ①镍基高温合金。主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中铬起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素起强化作用。在650～1000℃高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力，是高温合金中应用最广、高温强度最高的一类合金。用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。 ②镍基耐蚀合金。主要合金元素是铜、铬、钼。具有良好的综合性能，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。最早应用的是镍铜合金，又称蒙乃尔合金；此外还有镍铬合金、镍钼合金、镍铬钼合金等。用于制造各种耐腐蚀零部件。 ③镍基耐磨合金。主要合金元素是铬、钼、钨，还含有少量的铌、钽和铟。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐蚀、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作为包覆材料，通过堆焊和喷涂工艺将其包覆在其他基体材料表面。 ④镍基精密合金。包括镍基软磁合金、镍基精密电阻合金和镍基电热合金等。最常用的软磁合金是含镍80％左右的玻莫合金，其最大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料。镍基精密电阻合金的主要合金元素是铬、铝、铜，这种合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于制作电阻器。镍基电热合金是含铬20％的镍合金，具有良好的抗氧化、抗腐蚀性能，可在1000～1100℃温度下长期使用。 ⑤镍基形状记忆合金。含钛50（at)％的镍合金。其回复温度是70℃，形状记忆效果好。少量改变镍钛成分比例，可使回复温度在30～100℃范围内变化。多用于制造航天器上使用的自动张开结构件、宇航工业用的自激励紧固件、生物医学上使用的人造心脏马达等。 ■高镍合金可应用于以下行业： 1．热处理工业。如炉辊、钟式炉及退火炉等。 2. 煅烧炉。如用其来煅烧生产高性能刚玉，煅烧铬铁矿，以生产铬铁合金，回收在石油化工中用作催化剂的镍。 3．化工和石油化工，用其制备新的蒸汽裂化粗汽油炉，以生产氢等。 4．自动化装置。如催化支撑系统，火花塞。 5．核工业用清洗设备，如核废料清除。 6．钢铁工业。如直接还原铁矿石工艺，生产海绵钛。 ■在汽车行业中的应用： 1、阀门密封件。具有抗氧化、耐高温和抗硫化作用的优良性能。 2、喷涂材料。 .....

  • 色谱峰形状

    我的色谱图峰形状呈现后拖尾，而且骑着侧峰，请教诸位会是什么问题？原来峰形很好很对称的，标准品出现的问题，我觉得是色谱柱的问题，需要清洗或者衍生，诸位给点意见啊?

  • 【讨论】性状如何检验

    相信大家在日常工作中经常遇到性状的检验，如果是颜色上的判断和粒度及晶型的判断还是容易的，但是，如果味道上呢？溶解性呢？举个例子：白色结晶性粉末；无臭，味苦，继有麻木感。在水或乙醇中易溶，在三氯甲烷中溶解，在乙醚中不溶。请大家根据实际工作情况谈谈日常是如何进行判定的？根据情况，所有正常回答上述问题的参与朋友将得到2~5积分的奖励，谢谢！

  • 【讨论】非规则晶粒形状的形成原因

    【讨论】非规则晶粒形状的形成原因

    我做了一个CoPt纳米颗粒在氧化物基体中的TEM图像, 发现有少数颗粒形状很不规则,像一个晶粒被切成几块一样 如附件所示. 我现在不能确定这是在初时样品制被过程中长成的形状,还是在TEM样品减薄过程中引入的缺陷. 如果是样品制备过程中自然长成的,似乎不符合表面能最小规则, 如果是TEM样品减薄过程中引入的缺陷, 是不是Ar离子束轰击造成的呢? 大家帮忙给点建议, 可能是什么原因. [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/08/200808082222_102679_1608108_3.jpg[/img]

  • 求助：检测薄膜孔隙形状和大小，需用什么仪器？

    我司想对锂电池用专用类薄膜的隔膜进行孔隙形状和大小的观察和检测，希望能有一种仪器可以通过图像显示出薄膜表面孔隙形状和大小，并通过系统软件计算出孔大小、间距等信息。 欢迎各位专家给予指导和帮助，由于很急，如有相关仪器厂家，可直接来电 0632-8636291 何冰

  • 求助：为何合金做DSC-TG线会有失重呢

    刚做了两组形状记忆合金的热分析，使用高纯金属做的，但是测试结果发现有明显失重http://image.keyan.cc/data/bcs/2014/1123/bw171h333486_1416675332_283.jpg高纯金属做的，在铸造制样时是在气氛保护下完成，应该没有氧化，所有的元素熔点也比较高呢，怎么会失重呢，而且DSC也很奇怪呢，只有一个熔化放热峰，没有晶华，还有另外一次测试的http://image.keyan.cc/data/bcs/2014/1123/bw175h333486_1416675531_242.jpg求助各位大侠！

  • 直读光谱仪的记忆效应

    直读光谱仪的记忆效应，您了解吗？欢迎来讨论之前在做铝合金标准化的时候，那块纯铝RA10的强度总是不太稳定，特别是在激发了其它两块高含量的RA18、RA19铝合金之后，前面几个点的数据非常不稳定，且呈逐渐降低的趋势，这应该就是资料上说的记忆效应吧有空就做了下实验，激发完高含量的RA18铝合金之后，连续激发纯铝RA10样品一圈，Si、Mg、Zn、Cu等元素均有较明显的记忆效应，特别是Si的记忆效应特别大，差不多激发了八九次之后才稳定，其它元素差不多需要四五次稳定下来又拿了锌合金的标样做了类似的试验，锌合金中Al、Cu等元素也是有记忆效应的，据资料上说铜也是有记忆效应的，可惜手上没有紫铜的标样，没法看具体的效果而铁基的记忆效应几乎没有，打完高Mn、高Cr、高Ni的RH33样品后立即测量纯铁RE12，几乎看不出来有记忆效应有些材质的记忆效应比较明显，而有些材质的记忆效应比较小，另外同一样品中不同元素的记忆效应也不完全相同这些跟哪些因素有关呢？有谁做过权威的实验吗？欢迎前来讨论

  • 酸缸的形状、酸浓度，存放位置

    最近打算买一酸缸，我看有方形的，有圆柱形的，哪种形状好些？我们做水质检测，酸缸里的硝酸浓度，我看有用1+1的，有1+9的，大家用的多大的呢？实验室设计的时候没有酸缸的位置，一般放在哪合适？

  • 【讨论】冷阱的原理、形状及分类

    论坛上有专家说利用冷阱可以是色谱柱的温度降低在零度以下工作，增加了增加的知识。但是冷阱的工作原理是什么样的？外观形状又是怎样的？安装在什么位置、有哪些型号的区别呢？欢迎专家们给解答解答，如果能传点图上来，更加感激！

  • 温度对于荧光光谱形状的影响有多大

    [color=#444444]合成了一个有机OLED（C/H/O/N）化合物，测试其荧光光谱（甲苯溶液，10-5mol/L浓度）。[/color][color=#444444]室温和77K的荧光光谱差异较大；室温荧光光谱peak峰比低温荧光光谱peak红移50nm。[/color][color=#444444] 请问对于这个现象的解释，温度可能会对荧光光谱产生这么大的影响么？一般温度主要影响荧光量子效率和强度，但是对于光谱的形状荧光不会存在这么大的影响吧？请教一下大神？[/color]

  • 【求助】NiTi记忆合金分析仪器推荐

    [size=4][color=black][font=宋体]我公司记忆合金成分如下：镍[/font][/color][color=black][font=Verdana]54.5~57.0 [/font][/color][color=black][font=宋体]碳[/font][/color][color=black][font=Verdana] ≤0.050 [/font][/color][color=black][font=宋体]钴[/font][/color][color=black][font=Verdana]≤0.050 [/font][/color][color=black][font=宋体]铜[/font][/color][color=black][font=Verdana] ≤0.010 [/font][/color][color=black][font=宋体]铬[/font][/color][color=black][font=Verdana]≤0.010 [/font][/color][color=black][font=宋体]氢[/font][/color][color=black][font=Verdana]≤0.005 [/font][/color][color=black][font=宋体]铁[/font][/color][color=black][font=Verdana] ≤ 0.050 [/font][/color][color=black][font=宋体]铌[/font][/color][color=black][font=Verdana]≤0.025 [/font][/color][color=black][font=宋体]氮[/font][/color][color=black][font=Verdana]+[/font][/color][color=black][font=宋体]氧[/font][/color][color=black][font=Verdana]≤0.050 [/font][/color][color=black][font=宋体]钛[/font][/color][color=black][font=Verdana] [/font][/color][/size][size=4][color=black][font=宋体]余量[/font][/color][color=black][font=Verdana]不知是否可用直读光谱仪检测，望各位大侠指教[/font][/color][/size]

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