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形状记忆合金是集“感知”和“驱动”于一体的新型功能材料,具有普通材料所没有的高阻尼、形状记忆效应和相变超弹性等性能。其在变形过程中加载和卸载的路径不重合而形成一个封闭的滞回环,要消耗大量能量。形状记忆合金具有变形量大、可多次反复使用等优点,在结构的主被动控制中具有十分诱人的应用前景。
本次研究采用四种相变点(Ms=一10℃、500、66C、130C)的CuZnAl形状记忆合金,进行六种热处理。用WDW-200型微机控制电子式万能试验机测试了不同条件下的滞回曲线,采用金相、X衍射等手段分析微观结构的变化。结果表明:Ms:50℃合金:水淬、油淬时效7小时合金的滞回线面积最大,分级淬火时效10小时的滞回线面积最小;Ms=66C合金:分级、水淬时效10小时合金的滞回线面积最大,油淬时效7小时的滞回线面积最小;Ms=130C合金:水淬时效7小时合金的滞回线面积最大,分级淬火时效7小时合金的滞回线面积最小:Ms=一10℃的合金:水淬、油淬7小时时效合金的滞回线面积较大。分级、油淬、水淬10小时时效合金的滞回线面积较小且差别不大。常温下,超弹性合金的滞回线面积较马氏体态合金的面积要小。这主要是由于两种合金的耗能机理不同;对于马氏体态合金,其滞回线面积随着相变点的升高而减少。
研究了热机循环对合金滞回线面积的影响,试验表明:无论是马氏体态合金还是超弹性合金,其滞回线面积均随着循环次数的增加而逐渐减小。马氏体态合金的滞回线面积在第一、二次循环过程中减小的较大,但随着循环次数的进一步增加,滞回线面积基本不再变化:超弹性合金第一次拉伸时的滞回线面积最大,随循环次数增加,合金的滞回线面积基本不变。
设计制作了CuZnAl形状记忆合金耗能器并进行了框架结构振动试验,分析表明:CugnAl耗能器具有较大的耗能能力,且可以反复使用。装有合金耗能器的框架结构振动衰减比未安装的要快的多。同时合金耗能器可以改变结构的阻尼和自振频率,使结构避开共振。