SMA 通常以两种方式使用:要么利用形状记忆效应,要么利用热或应力诱导的马氏体相变提供的超弹性行为。在 TiNi 基 SMA 中,可实现高达 8% [19] 的可逆固有应变,而利用形状记忆效应则需要加热到高温相奥氏体才能可逆地恢复变形。超弹性合金的可逆伪弹性行为与应力诱导的马氏体相变有关,从奥氏体到马氏体。在这种情况下,只需移除施加的载荷即可实现可逆性。根据应用的要求,SMA 的转变温度可以通过热处理或改变成分来调整。[20–22] Chluba 等人。研究表明,三元形状记忆合金 TiNiCu 即使在 1000 万次超弹性循环后也不会出现疲劳,[23] 这使得这种合金成为皮肤电子(应用于皮肤的可拉伸电子产品)等应用的良好候选材料,其中肘部或膝盖处的设备可能会经受大量循环和大应变。嵌入聚合物中的传统金属(如铜)的循环行为已被研究,结果显示应变高达 5% 时就会出现裂纹。[24] 在人体应用中
摘要:形状记忆合金(SMA)是一种具有独特性能的先进材料,例如形状记忆效应和超弹性,这使得它们在空间应用方面非常有价值。本文探讨了它们在执行器、传感器结构、振动控制、热管理和故障检测系统中的应用。 SMA 可提高可变形机翼和可重构航天器等应用的燃油效率、适应性和性能。尽管存在疲劳和成本等挑战,但最近的进展正在克服这些限制。这篇评论重点介绍了 SMA 在下一代航空航天系统中的当前作用和未来潜力。
在本章中探讨了形状记忆聚合物(SMP)及其潜在应用的多功能性,特别着眼于它们在生物医学领域中的有前途的作用。SMP以其在特定刺激下经历形状变化的能力而闻名,由于它们在创建高级软机器人,促进可重复的驱动并启用多功能医疗设备方面的潜力而受到了吸引力。在生物医学领域中,SMP引起了重大兴趣,在不同地区找到了应用,例如可自使部支架,药物输送系统,自晶缝线,组织工程脚手架等。这些材料提供了微创使用,生物降解性,结构支持和受控治疗剂释放的优点。尽管这些发展有很大的希望,但本章强调了评估生物相容性,降解率和功能持续时间以进行安全实施的重要性。在一个前瞻性笔记上,本章强调了SMP在最小的侵入性程序中所扮演的重要作用及其在塑造生物医学应用未来的持续发展。
Link-easy Aerospace 的 SBN 系列分离螺母是一种非常简单有效的压紧和释放机构,由镍钛诺形状记忆合金 (SMA) 丝驱动。分离螺母既具有高负载能力(1~20KN),又具有快速驱动时间(~50ms)。我们的分离螺母使用带有冗余 SMA 丝的分段螺母作为触发器。SMA 触发器可实现快速响应,并且释放冲击很小。设备中内置冗余开关,当分离螺母释放或装备时发出“开”或“关”信号,从而简化地面操作和飞行任务要求。分离螺母集成了旋转机构,使其能够在安装外壳内旋转高达 ± 2 °,从而保证较大的角度错位公差。分离螺母配备两个机械接口:标准顶部安装 (SBN-STD) 和底部安装 (SBN-BM)。
摘要我们通过粗粒分子动力学模拟分析了每个硬汉形状记忆聚合物(TSMP)的交联部分和每个硬汉形状记忆聚合物(TSMP)的应力恢复和拓扑的功能位点数量的影响。通过操纵与每个硬质反应的独特环氧树脂的数量来系统地改变交联网络的质量后,我们发现两种指纹与TSMPS的应力恢复非常相关。这些指纹是连接到两个不同硬化分子的环氧分子的比例,是系统中最大或主要网络的一部分的分子的比例。他们的产品可以用作拓扑评分(S TOPO)来量化网络的拓扑特征。在分析应力恢复与S TOPO的函数时,我们发现S TOPO与恢复应力之间存在很强的相关性。此外,我们观察到,尽管较高的交联部分确实会导致更高的压力恢复,但仍然存在许多例外。高功能硬化剂在相似的S topo处倾向于表现出更高的应力恢复,尤其是在高(> 0.65)的topo处。这些结果表明,增加每个硬化分子的功能位点的数量,结合使用诸如半批量单体添加的方法改善网络拓扑结合,可以改善TSMPS的应力恢复。
对采用各种增材制造方法制备的样品的结构、织构、转变温度和超弹性能进行了比较。采用激光工程净成型 (LENS) 方法制备的样品的织构与 <001> 构建方向有几度偏差,但成分接近初始粉末成分,从而具有超弹性效应。电子束增材制造 (EBAM) 样品在室温下表现出马氏体结构,这是因为转变温度转移到了更高的范围。这种转变是由于不同的加工条件导致的 Ni 含量较低。然而,EBAM 方法在构建方向上产生了更清晰的 <001> 织构,并且可以在室温以上获得良好的超弹性效应。使用 EDS 和电子衍射分析将尺寸为 0.5-2 毫米的金属间化合物颗粒鉴定为 Ti 2 Ni 相。该相通常形成在晶界处。与 LENS 方法相反,EBAM 制备的样品表现出富含 Ni 的初级颗粒,这是由不同的加工条件引起的,这些加工条件降低了固溶体中的 Ni 含量,从而提高了马氏体转变温度。在 500°C 下老化可使 LENS 和 EBAM 样品的马氏体转变温度转移到更高的范围。这是由于形成了富含 Ni 的连贯沉淀物。在用这两种方法制备并在 500°C 下老化的样品中,主要在 {011} B19' 平面上观察到马氏体 B19' 孪晶的存在。关键词:增材制造;形状记忆合金;NiTi;TEM 研究
摘要:本研究采用激光定向能量沉积在 TiNi 形状记忆合金基体上构建富 Ti 三元 Ti-Ni-Cu 形状记忆合金,实现多功能双金属形状记忆合金结构的连接。采用经济高效的 Ti、Ni 和 Cu 元素粉末混合物作为原材料。采用各种材料表征方法来揭示两部分不同的材料特性。制备的 Ti-Ni-Cu 合金微观结构以 TiNi 相为基体,Ti 2 Ni 二次沉淀物。硬度没有显示出高值,表明主相不是硬质金属间化合物。通过拉伸试验获得了 569.1 MPa 的结合强度,数字图像相关揭示了两个部分不同的拉伸响应。使用差示扫描量热法测量相变温度。测得 Ti-Ni-Cu 合金截面的奥氏体终轧温度高于 80 ◦ C。对于 TiNi 基体,经测试,奥氏体终轧温度在底部接近 47 ◦ C,在上部基体区域约为 22 ◦ C,这是由于重复的激光扫描对基体起到了退火作用。最后,对两个形状记忆合金侧面的多重形状记忆效应进行了测试和识别。
重量轻,出色的冲击力和能量吸收性能的晶格结构的抽象激光添加剂制造(AM)在航空航天,运输和机械设备应用程序领域中引起了极大的关注。在这项研究中,我们使用拓扑优化方法设计了四个梯度晶格结构(GLS),包括单向GL,双向增加GL,双向降低GL和无GLS。所有GLS均通过激光粉末床融合(LPBF)生产。进行了单轴压缩测试和有限元分析,以研究梯度分布特征对变形模式和GLS的能量吸收性能的影响。结果表明,与45°无GLS的剪切裂缝特征相比,单向GL,双向增加GL和双向降低的GLS具有逐层骨折的特征,显示出相当大的提高能量吸收能力。双向增加的GL表现出剪切裂缝和按层裂缝的独特组合,分别具有最佳的能量吸收性能,可分别在0.5菌株时具有235.6 J和9.5 J g-1的特异性能量吸收。结合NITI合金的形状记忆效应,进行了多个压缩加热恢复实验,以验证LPBF所处理的NITI GLS的形状存储器函数。这些发现对GLS的未来设计具有潜在的价值,并通过激光AM实现NITI组件的形状记忆功能。
图1 NiTi粉末的SEM/EDS表征:(a)粉末形貌,(b)粉末横截面和EDS取样点位置,(c)Ni元素分布,(d)Ti元素分布和(e)四个点的EDS峰值
