[發明專利]一種形狀記憶合金絲材的連續訓練方法和連續訓練裝置

在審

• 申請號: 202010415551.X
• 申請日: 2020-05-16
• 公開（公告）號: CN111500950A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 占靜玲;丁希可;蔡正午
• 申請（專利權）人: 常州艾易泰合金科技有限公司;上海七久新材料科技有限公司
• 主分類號: C22F1/00
• 分類號: C22F1/00;C22F1/10
• 代理公司: 南京九致知識產權代理事務所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴巧巧

本發明公開了一種形狀記憶合金絲材的連續訓練方法和連續訓練裝置，通過定滑輪、出絲滑輪組成一個連續訓練裝置，形狀記憶合金絲材可以依次固定于定滑輪和出絲滑輪之間進行訓練；對固定于定滑輪和出絲滑輪之間的形狀記憶合金絲材施加一個固定應力，使得形狀記憶合金絲材處于特定范圍載荷內，接通脈沖電對絲材進行訓練，通過監控形狀記憶合金絲材在訓練過程中應變的演化，直至應變穩定時結束訓練。本發明通過控制固定應力，監控應變從宏觀上實現了監控訓練過程的目的；并首次提出了明確提出訓練結束的標志節點。本發明中形狀記憶合金絲材的連續訓練裝置結構簡潔，可操作性強，易于進行產業化推廣。

技術領域

本發明涉及材料加工領域，尤其涉及一種形狀記憶合金絲材的連續訓練方法和連續訓練裝置。

背景技術

形狀記憶合金是一種具備多種功能的智能材料，包括形狀記憶效應、超彈性、減震降噪及應變傳感等，在醫療器械、航天航空和機器人等領域都具有廣泛的應用。由于形狀記憶合金的獨特功能來自于熱彈性馬氏體相變與逆相變，因此該合金的功能性力學行為與馬氏體相變晶體學路徑密切相關。在實際操作過程中，研究人員往往會通過一些熱機械處理，優化馬氏體相變的晶體學路徑，從而確保形狀記憶合金的宏觀應變穩定性。

優化形狀記憶合金晶體學轉變路徑的熱機械手段通常稱為訓練。從原理來看，訓練的目的在于消除馬氏體相變過程中的非均勻組織，促使記憶合金在工作過程中的力學行為穩定輸出，提高線性度和路徑的可重復性，降低相變滯后。但是目前訓練對于記憶合金材料的疲勞性能影響報道不一致，部分報道認為訓練對疲勞性能有損傷，而有的報道則認為特定的訓練方式有助于改善記憶合金材料的疲勞性能。

現有技術中有助于改善記憶合金材料的疲勞性能的訓練方法都是在實驗室進行的，一般會截取固定長度(數厘米至數十厘米)，在力學拉伸機上進行設定固定應變下的加載和卸載循環，等到形狀記憶合金特有的應力平臺趨于穩定，則意味著訓練完成；但是這種方法存在不能用于產業化推廣的問題。因為實際產業化需要的是連續不間斷的應力/應變加載和卸載的循環過程，以及對應力或應變數據的演化進行及即時的監控和反饋，以判斷訓練工藝是否達到要求，這需要研發人員對于SMA材料的訓練和性能穩定化機制、微觀組織演化、評估方式及裝備設計均具有深刻的理解，目前尚沒有看到針對絲材進行連續訓練的方法和設備系統研發的報道。

發明內容

本申請通過提供一種形狀記憶合金絲材的連續訓練方法和連續訓練裝置，用于解決現有技術中針對形狀記憶合金沒有可以用于產業化推廣的訓練方法的問題。

本申請提供了一種形狀記憶合金絲材的連續訓練方法，將形狀記憶合金拉直并固定兩個端點，所述兩個端點分別連接脈沖電源的一端，定義所述兩個端點間形狀記憶合金絲材為電脈沖范圍內形狀記憶合金絲材，所述電脈沖范圍內形狀記憶合金絲材的長度為L，此時為初始狀態；

所述兩個端點其中一個端點為固定端，另一個端點為可移動端，在所述可移動端施加一個固定外力F，外力F的方向為可移動端遠離固定端的方向，調整外力F的參數值控制所述電脈沖范圍內形狀記憶合金絲材受到的訓練載荷在450MPa-650Mpa范圍內；

接通脈沖電源并設定脈沖電流開始進行訓練，所述電脈沖范圍內形狀記憶合金絲材發生連續收放，可移動端反復靠近遠離固定端，定義可移動端最靠近固定端時的位置為第一位置，測得此時第一位置與固定端的距離為L₁；持續訓練至L₁參數值穩定，停止訓練。

本申請中訓練方法的本質在于形成位錯網絡，穩定部分“奇異”馬氏體，并規范形狀記憶合金馬氏體相變過程中的晶體學演化路徑。因此訓練方法具體為大幅度的應力-應變過程即針對電脈沖范圍內的形狀記憶合金絲材通入脈沖電，使得電脈沖范圍內的形狀記憶合金絲材反復伸縮，引入位錯網絡，促使部分馬氏體穩定化，不再參與相變，提高形狀記憶合金絲材的力學穩定性。