NiTi形状记忆合金电阻热驱动机理研究

发布时间：2023-04-19 19:35

　　形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMAs)因其特有的形状记忆效应(Shape Memory Effect,SME)和超弹性(Pseudoelasticity,PE),广泛应用于航天、汽车、生物和医疗等众多领域。目前,基于SMA的智能驱动器在驱动方式、驱动结构、力学性能和应用环境等方面的要求越来越高,同时改善驱动器的精度、复杂度和性能等需求日益迫切。NiTi形状记忆合金作为典型的智能材料,主要是通过电阻加热激活相变能差来实现形变功能。影响相变温度的技术主要有两种:热处理和激光加工。热处理是将整个SMA放入热处理炉加工,具有工艺成熟、便捷和成本低的特点。相比于热处理,激光加工可以实现NiTi形状记忆合金的局部改性,具有加工快捷、控制精准和节省材料等优点。本文主要研究热处理和激光加工对SMA相变的影响,以及不同电流下的电阻特性和SME回复特性。(1)研究不同热处理条件对SMA相变温度和直流电阻的影响。采用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimeter,DSC)测试相变温度,得到不同热处理工艺参数与SMA相变温度的关系。此外,通过直流电...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源以及研究意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究意义
    1.2 课题背景
        1.2.1 热处理和激光加工对NiTi形状记忆合金相变的影响
        1.2.2 SMA的应用背景
            1.2.2.1 汽车行业的应用
            1.2.2.2 机器人方面的应用
            1.2.2.3 航空航天方面的应用
            1.2.2.4 基于SMA的增材制造
    1.3 本文主要研究内容
第二章 形状记忆合金驱动机理
    2.1 引言
    2.2 SMA的基本特性
        2.2.1 形状记忆效应(SME)
        2.2.2 超弹性效应(PE)
        2.2.3 SME迟滞性
        2.2.4 电阻特性
    2.3 NiTi-SMA本构模型
        2.3.1 Tanaka本构模型
        2.3.2 Liang-Rogers本构模型
        2.3.3 Brinson模型
    2.4 驱动方式
        2.4.1 SMA驱动特性
        2.4.2 SMA电阻热驱动
        2.4.3 SMA的驱动结构设计
    2.5 本章小结
第三章 热处理对NiTi形状记忆合金的相变及电学特性影响
    3.1 引言
    3.2 热处理加工技术
        3.2.1 热处理的分类
        3.2.2 热处理对SMA的主要影响
    3.3 相变分析
        3.3.1 DSC实验方案
        3.3.2 相变温度分析
    3.4 直流电阻分析
        3.4.1 直流电阻试验方案
        3.4.2 直流电阻结果分析
    3.5 本章小结
第四章 激光加工对NiTi形状记忆合金的相变影响
    4.1 引言
    4.2 激光加工技术
        4.2.1 激光加工理论模型
        4.2.2 激光加工工艺参数
        4.2.3 激光加工实验方案
    4.3 相变实验
        4.3.1 DSC实验方案
        4.3.2 DSC实验结果分析
    4.4 热回复实验
        4.4.1 不同电流下回复实验测试
            4.4.1.1 试验方法
            4.4.1.2 试验结果分析
        4.4.2 不同的温度下回复测试
            4.4.2.1 实验设计
            4.4.2.2 结果分析
    4.5 本章小结
第五章 展望与总结
    5.1 本文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3794085