CN101693964B - 一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金，其特征为：对NiTi基形状记忆合金进行固溶处理，其成分范围为：Ni：55.1～57.5wt％；Ti：41.5～43.7wt％；Cr：0.4～0.9wt％；复合稀土RE：0.1-2wt％。当经过700℃固溶保温处理60min，再经时效处理之后，合金会呈现完全的非线性超弹性，达到最佳的超弹性性能。利用获得的镍钛基形状记忆合金材料，可用于制造结构简单的形状记忆合金减振装置。
Description
技术领域
本发明涉及铜锌铝形状记忆合金技术领域，特别涉及一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金。
背景技术
工程中的一些大型空间结构和高耸结构，属柔性结构，阻尼比很小，一旦由于风力或其他激励的影响，常常会出现严重的振动现象，从而严重恶化结构的疲劳强度和振动环境，影响结构的寿命，这些情况都需要对结构的振动进行控制。工程上现有的一些减振装置在应用中体现出一些局限性：例如老化和耐久性的问题，长期工作的可靠性、在强振后的更新和替换问题以及在强振后无法恢复等等。由于形状记忆合金的可恢复应变量高，变形过程中加载与卸载不相重合而形成滞回环，因此可消耗大量能量，达到耗能减振的目的。形状记忆合金具有形状记忆效应及超弹性效应，可将常温下为超弹性状态的形状记忆合金与隔震装置结合，一方面在震动过程中利用形状记忆合金的超弹性滞回耗能耗散震动能量，另一方面当装置在震动作用后产生残余变形时，利用形状记忆合金超弹性性能产生的恢复力，使隔震装置复位，因此其它材料是无法与之相比的。
本发明针对这一问题，开发了一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金。经过查询，未见有相关专利发表。
发明内容
本发明涉及一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金，其特征为：对NiTi基形状记忆合金进行固溶处理，其成分范围为：Ni：55.1～57.5wt％；Ti：41.5～43.7wt％；Cr：0.4～0.9wt％；复合稀土RE：0.1-2wt％。当经过700℃固溶保温处理60min，再经时效处理之后，合金会呈现完全的非线性超弹性，达到最佳的超弹性性能。利用获得的镍钛基形状记忆合金材料，可用于制造结构简单的形状记忆合金减振装置。
附图说明
图1NiTi基形状记忆合金减振装置的结构图
图2安装NiTi基形状记忆合金减振装置工程结构框架图
图3分别安装普通减振装置(a)和NiTi基记忆合金减振装置(b)框架减振效果比较
具体实施方式
实施例1
按照本发明方法，对NiTi基形状记忆合金进行固溶处理，其成分范围为：Ni：55.1wt％；Ti：41.5wt％；Cr：0.4wt％；复合稀土RE：0.1wt％。当经过700℃固溶保温处理60min，再经时效处理之后，合金会呈现完全的非线性超弹性，达到最佳的超弹性性能。
将上述制备出的NiTi基形状记忆合金，安装在如图2所示的工程框架结构上。当框架振动时，机构受力变形，NiTi基形状记忆合金减振装置同时也变形。当NiTi基形状记忆合金减振装置处于非线性超弹性状态时，由于形状记忆合金的伪弹性作用，在很大的变形范围内合金板的变形将在框架振动回复到平衡位置时恢复，此过程同时耗散了工程框架结构在使用过程中引起的机械能，减震效果良好。
实施例2
按照本发明方法，对NiTi基形状记忆合金进行固溶处理，其成分范围为：Ni：57.5wt％；Ti：43.7wt％；Cr：0.9wt％；复合稀土RE：2wt％。当经过700℃固溶保温处理60min，再经时效处理之后，合金会呈现完全的非线性超弹性，达到最佳的超弹性性能。
将上述制备出的NiTi基形状记忆合金，安装在如图2所示的工程框架结构上，减震效果很好。
图3给出了分别安装普通减振装置和NiTi基记忆合金减振装置的衰减效果比较.图3(a)示意了普通减振装置的减振情况，减振效果明显不好。图3(b)示意了安装NiTi基记忆合金减振装置的减振情况，减振效果很明显，多次使用后仍然有良好的减振效果。
经过对比实验可以看出，见表1，装上NiTi基记忆合金减振装置以后，框架结构振动的固有频率明显下降，振幅衰减率η最低为0.091265，而未装上NiTi基记忆合金减振装置振幅衰减率η最低仍为0.857834，见表1。显然安装上NiTi基记忆合金减振装置后、由于框架的振动频率大幅下降，在工程应用中利用此特性可以改变结构的振动频率从而使框架避开共振。当结构在外部周期应力作用下发生共振时，振动的振幅与能量最大，结构承受的破坏也最大，若是能够降低结构的固有频率，使其远离共振频率，则使结构不易发生疲劳而有利于结构的长期使用。装上NiTi基记忆合金减振装置后的框架满足了这一要求。
表1安装普通减振装置和装上记忆合金减振装置后的两个框架的振动对比
Claims (1)
1.一种用于制作工程结构减振装置的镍钛基形状记忆合金，其特征为：对NiTi基形状记忆合金进行固溶处理，其成分范围为：Ni：55.1～57.5wt％；Ti：41.5～43.7wt％；Cr：0.4～0.9wt％；复合稀土RE：0.1-2wt％；当经过700℃固溶保温处理60min，再经时效处理之后，合金会呈现完全的非线性超弹性，达到最佳的超弹性性能；利用获得的镍钛基形状记忆合金材料，可用于制造结构简单的形状记忆合金减振装置。
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