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镀镍钛丝在形状记忆元件制造中的应用
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镀镍钛丝在形状记忆元件制造中的应用

发布时间 :2021-06-10 05:43:23 浏览次数 :

TiNi合金具有形状记忆效应及超弹性两种特性,可制作构造简单的驱动元件。这种驱动元件的单位体积做功远比PZT等其它材料的驱动元件大,但是制造这种材料必须经过复杂的塑性加工和热处理的组合工艺,是该材料的缺点之一。日本富士菲尔特工业公司和全泽工业大学的研究人员采用镀镍的纯钛丝,制成三维形状元件后进行扩散热处理,得到新开发的元件,并评价了该元件的性能。

这种三维形状TiNi合金元件的制造方法是:在直径100μm的纯钛丝表面镀镍(镀层厚度12μm),然后缠绕在陶瓷卷筒上加工成圆筒形状,再在真空气氛下(10-3Pa)进行扩散热处理(1173 K温度下保温1~8 h,通氩气快速冷却),完成后将试料从卷筒上取下。

用扫描电镜观察了丝材的断面组织,并用能量分散x射线分析其组分。结果表明,丝材最外周为镀镍层,心部残存有未反应的钛;热处理使得丝材生成了TixNi1-x化合物相,呈层状,该化合物相比例随热处理时间的延长而增加。X射线衍射分析表明,试料中除有Ni和Ti以外,还有TiNi—B19 (TiNi合金中的马氏体相)。用示差扫描量热计测定了试料的相

变温度,结果表明:所有扩散热处理后的试样,都可以明显观察到表示热弹性型马氏体相变的放热峰及吸热峰,根据放热峰的位置可以确定马氏体相变开始温度约340 K,这支持了x射线衍射分析结果。

钛镍合金丝

以8h热处理时间所得TiNi合金元件为例,观察了它的形状恢复动作。室温下,变形的TiNi合金元件在453K保持在热平台 ,约40s后合金元件恢复到初始形状,表明其性能良好。

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