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如何延长镍钛合金材料的使用寿命

时间:2020-07-11     【原创】   阅读

   当弹热制冷是利用镍钛形状记忆合金在轴向拉伸、压缩、扭转作用下发生可逆相变,并利用该相变潜热制冷的新型固态制冷技术。与传统蒸气压缩制冷工质相比,镍钛形状记忆合金等弹热制冷工质无任何温室气体效应,具有环保的优势。除此之外,弹热效应能量密度显著,目前,弹热工质的疲劳寿命是制约其工程应用的首要因素,而且弹热工质、弹热制冷机的效率仍有待提高。

   聚焦提升效率和疲劳寿命这两个关键问题,使用粉末激光定向能量沉积技术,制备了具有纳米复合结构的镍钛合金材料,可直接成型柱状、管状、蜂窝状等可用于弹热制冷回热器的结构。与传统熔铸工艺形状记忆合金不同,先进的原位加载同步X射线衍射和电镜表征表明低相变回滞特性的成因在于纳米尺度Ni3TiNiTi晶界产生的界面错位可以成为相变过程的成核点,有效降低相变过程需要克服的势垒,并减小相界面的摩擦损耗。上述特性可以改善疲劳寿命,使得弹热效应在百万次加卸载循环后仍无明显变化。

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镍钛合金材料


   经过分析研究发现,增材制造镍钛合金与加载速率无关的回滞特性使得其可以有效利用基于绝热相变的布雷顿回热制冷循环,无需以牺牲运行频率和制冷功率为代价运行基于等温相变的斯特林循环。同时,准线性应力-应变特性提高了弹热制冷机中卸载功回收设计的重要性。考虑到现有弹热制冷器件中卸载功回收技术已经成熟,增材制造镍钛合金样品的热力完善度达60%,接近传统熔铸镍钛合金材料热力完善度的4倍。

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  耳机记忆钢丝

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