一种形状记忆合金丝材的连续训练方法和连续训练装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种形状记忆合金丝材的连续训练方法和连续训练装置，通过定滑轮、出丝滑轮组成一个连续训练装置，形状记忆合金丝材可以依次固定于定滑轮和出丝滑轮之间进行训练；对固定于定滑轮和出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材施加一个固定应力，使得形状记忆合金丝材处于特定范围载荷内，接通脉冲电对丝材进行训练，通过监控形状记忆合金丝材在训练过程中应变的演化，直至应变稳定时结束训练。本发明专利技术通过控制固定应力，监控应变从宏观上实现了监控训练过程的目的；并首次提出了明确提出训练结束的标志节点。本发明专利技术中形状记忆合金丝材的连续训练装置结构简洁，可操作性强，易于进行产业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆合金丝材的连续训练方法和连续训练装置
本专利技术涉及材料加工领域，尤其涉及一种形状记忆合金丝材的连续训练方法和连续训练装置。
技术介绍
形状记忆合金是一种具备多种功能的智能材料，包括形状记忆效应、超弹性、减震降噪及应变传感等，在医疗器械、航天航空和机器人等领域都具有广泛的应用。由于形状记忆合金的独特功能来自于热弹性马氏体相变与逆相变，因此该合金的功能性力学行为与马氏体相变晶体学路径密切相关。在实际操作过程中，研究人员往往会通过一些热机械处理，优化马氏体相变的晶体学路径，从而确保形状记忆合金的宏观应变稳定性。优化形状记忆合金晶体学转变路径的热机械手段通常称为训练。从原理来看，训练的目的在于消除马氏体相变过程中的非均匀组织，促使记忆合金在工作过程中的力学行为稳定输出，提高线性度和路径的可重复性，降低相变滞后。但是目前训练对于记忆合金材料的疲劳性能影响报道不一致，部分报道认为训练对疲劳性能有损伤，而有的报道则认为特定的训练方式有助于改善记忆合金材料的疲劳性能。现有技术中有助于改善记忆合金材料的疲劳性能的训练方法都是在实验室进行的，一般会截取固定长度(数厘米至数十厘米)，在力学拉伸机上进行设定固定应变下的加载和卸载循环，等到形状记忆合金特有的应力平台趋于稳定，则意味着训练完成；但是这种方法存在不能用于产业化推广的问题。因为实际产业化需要的是连续不间断的应力/应变加载和卸载的循环过程，以及对应力或应变数据的演化进行及即时的监控和反馈，以判断训练工艺是否达到要求，这需要研发人员对于SMA材料的训练和性能稳定化机制、微观组织演化、评估方式及装备设计均具有深刻的理解，目前尚没有看到针对丝材进行连续训练的方法和设备系统研发的报道。
技术实现思路
本申请通过提供一种形状记忆合金丝材的连续训练方法和连续训练装置，用于解决现有技术中针对形状记忆合金没有可以用于产业化推广的训练方法的问题。本申请提供了一种形状记忆合金丝材的连续训练方法，将形状记忆合金拉直并固定两个端点，所述两个端点分别连接脉冲电源的一端，定义所述两个端点间形状记忆合金丝材为电脉冲范围内形状记忆合金丝材，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材的长度为L，此时为初始状态；所述两个端点其中一个端点为固定端，另一个端点为可移动端，在所述可移动端施加一个固定外力F，外力F的方向为可移动端远离固定端的方向，调整外力F的参数值控制所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材受到的训练载荷在450MPa-650Mpa范围内；接通脉冲电源并设定脉冲电流开始进行训练，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材发生连续收放，可移动端反复靠近远离固定端，定义可移动端最靠近固定端时的位置为第一位置，测得此时第一位置与固定端的距离为L1；持续训练至L1参数值稳定，停止训练。本申请中训练方法的本质在于形成位错网络，稳定部分“奇异”马氏体，并规范形状记忆合金马氏体相变过程中的晶体学演化路径。因此训练方法具体为大幅度的应力-应变过程即针对电脉冲范围内的形状记忆合金丝材通入脉冲电，使得电脉冲范围内的形状记忆合金丝材反复伸缩，引入位错网络，促使部分马氏体稳定化，不再参与相变，提高形状记忆合金丝材的力学稳定性。形状记忆合金丝材达到力学稳定性的宏观体现则是形状记忆合金丝材伸缩程度稳定，本申请通过监控形状记忆合金丝材应变大小变化实现对形状记忆合金丝材应变演化的监控，并明确提出了训练结束的标志节点，即形状记忆合金丝材收缩时，可移动端最靠近固定端时的第一位置固定端的距离L1参数值达到稳定时，代表形状记忆合金丝材部分马氏体稳定化，不再参与相变，提高了力学稳定性。同时这部分稳定马氏体会抑制裂纹扩散，改善了形状记忆合金丝材的疲劳性能。同时本申请中明确提出训练结束的标志节点可以避免当训练应力过大，会导致合金基体整体位错引入过多的情况，这些缺陷的大量累积会对阻碍晶体学演化路径，带来更大的损耗，反而会降低材料的疲劳寿命。进一步的，本申请设置脉冲电流为对应于使电脉冲范围内形状记忆合金丝材发生应变振幅4％-8％时的电流强度，所述应变振幅为测得的形状记忆合金丝材位移振幅与丝材长度L的比值。电脉冲加热促使形状记忆合金丝材回复，但是考虑到丝材的具体直径、微结构状态对丝材的电阻均会产生不同程度的影响，因此具体训练电流不能针对不同丝材不能达到相同效果。本申请创造性的提出通过驱动应变振幅作为参数确定电流强度更具有指导意义。进一步的，本申请设置脉冲电流为三角波波形。进一步的，本申请提供了一种形状记忆合金丝材的连续训练装置，包括定滑轮和出丝系统；所述出丝系统包括出丝滑轮、配重式张力杆和位移监控系统；所述出丝滑轮的高度高于定滑轮的高度，所述定滑轮用于引入形状记忆合金丝材，所述出丝滑轮用于导出形状记忆合金丝材；所述定滑轮和出丝滑轮上均设置有固定结构，所述固定结构用于将定滑轮与出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材进行固定，并使得形状记忆合金丝材在初始状态下处于自然伸直状态；所述定滑轮和出丝滑轮均为导电材质，所述定滑轮和出丝滑轮分别与脉冲电源的一端连接；定义所述定滑轮和出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材为电脉冲范围内形状记忆合金丝材，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材、定滑轮、出丝滑轮与脉冲电源组成电路；所述配重式张力杆为杠杆结构，其一端与出丝滑轮相连接，另一端与第一配重块相连接；调整第一配重块的重量控制所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材受到的训练载荷在450MPa-650Mpa范围内；所述第一配重块重量大于出丝滑轮的重量；当所述脉冲电源提供电流时，所述电脉冲范围内丝材收缩，出丝滑轮下降，第一配重块起升；当所述脉冲电源中断电流时，所述电脉冲范围内丝材伸开，出丝滑轮起升，第一配重块下降；所述位移监控系统设置于第一配重块的上方或下方，所述位移监控系统用于实时测量第一配重块每次起升和下降时在竖直方向的极限位置的变化。本申请给出了一种竖直方向训练丝材的方法，设置配重式张力杆和电脉冲加热驱动丝材回复达到形状记忆合金丝材往复应变完成训练。通过主动控制对形状记忆合金丝材的训练载荷，利用位移监控系统监控形状记忆合金在训练过程中应变的演化，位移的监控由水平方向监控定滑轮和出丝滑轮之间的距离对于调整为监控第一配重块上下运动相对于位移监控系统的变化，是由于位移监控从宏观上易于达到，但是本质上都是对丝材应变的监控，为推动形状记忆合金丝材训练产业化提供了可行性方案。进一步的，本申请还提供了一种形状记忆合金丝材的连续训练装置，包括定滑轮和出丝系统；所述出丝系统包括出丝滑轮、配重式张力杆和位移监控系统；所述出丝滑轮的高度低于定滑轮的高度，所述定滑轮用于引入形状记忆合金丝材，所述出丝滑轮用于导出形状记忆合金丝材；所述定滑轮和出丝滑轮上均设置有固定结构，所述固定结构用于将定滑轮与出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材进行固定，并使得形状记忆合金丝材在初始状态下处于自然伸直状态；所述定滑轮和出丝滑轮均为导电材质，所述定滑轮和出丝滑轮分别与脉冲电源的一端连接；定义所述定滑轮和出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材为电脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆合金丝材的连续训练方法，其特征在于：/n将形状记忆合金丝材拉直并固定两个端点，所述两个端点分别连接脉冲电源的一端，定义所述两个端点间形状记忆合金丝材为电脉冲范围内形状记忆合金丝材，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材的长度为L，此时为初始状态；/n所述两个端点其中一个端点为固定端，另一个端点为可移动端，在所述可移动端施加一个固定外力F，外力F的方向为可移动端远离固定端的方向，调整外力F的参数值控制所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材受到的训练载荷在450MPa-650Mpa范围内；/n接通脉冲电源并设定脉冲电流开始进行训练，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材发生连续收放，可移动端反复靠近远离固定端，定义可移动端最靠近固定端时的位置为第一位置，测量此时第一位置与固定端的距离为L

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金丝材的连续训练方法，其特征在于：
将形状记忆合金丝材拉直并固定两个端点，所述两个端点分别连接脉冲电源的一端，定义所述两个端点间形状记忆合金丝材为电脉冲范围内形状记忆合金丝材，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材的长度为L，此时为初始状态；
所述两个端点其中一个端点为固定端，另一个端点为可移动端，在所述可移动端施加一个固定外力F，外力F的方向为可移动端远离固定端的方向，调整外力F的参数值控制所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材受到的训练载荷在450MPa-650Mpa范围内；
接通脉冲电源并设定脉冲电流开始进行训练，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材发生连续收放，可移动端反复靠近远离固定端，定义可移动端最靠近固定端时的位置为第一位置，测量此时第一位置与固定端的距离为L1；
持续训练至L1参数值稳定，停止训练。


2.如权利要求1所述的形状记忆合金丝材的连续训练方法，其特征在于：所述脉冲电流为对应于使电脉冲范围内形状记忆合金丝材发生应变振幅4％-8％时的电流强度。


3.如权利要求2所述的形状记忆合金丝材的连续训练方法，其特征在于：所述脉冲电流为三角波波形。


4.一种形状记忆合金丝材的连续训练装置，其特征在于：包括定滑轮和出丝系统；
所述出丝系统包括出丝滑轮、配重式张力杆和位移监控系统；
所述出丝滑轮的高度高于定滑轮的高度，所述定滑轮用于引入形状记忆合金丝材，所述出丝滑轮用于导出形状记忆合金丝材；所述定滑轮和出丝滑轮上均设置有固定结构，所述固定结构用于将定滑轮与出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材进行固定，并使得形状记忆合金丝材在初始状态下处于自然伸直状态；
所述定滑轮和出丝滑轮均为导电材质，所述定滑轮和出丝滑轮分别与脉冲电源的一端连接；定义所述定滑轮和出丝滑轮之间的形状记忆合金丝材为电脉冲范围内形状记忆合金丝材，所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材、定滑轮、出丝滑轮与脉冲电源组成电路；
所述配重式张力杆为杠杆结构，其一端与出丝滑轮相连接，另一端与第一配重块相连接；调整第一配重块的重量控制所述电脉冲范围内形状记忆合金丝材受到的训练载荷在450MPa-650Mpa范围内；所述第一配重块重量大于出丝滑轮的重量；
当所述脉冲电源提供电流时，所述电脉冲范围内丝材收缩，出丝滑轮下降，第一配重块起升；当所述脉冲电源中断电流时，所述电脉冲范围内丝材伸开，出丝滑轮起升，第一配重块下降；
所述位移监控系统设置于第一配重块的上方或下方，所述位移监控系统用于实时测量第一配重块每次起升和下降时在竖直方向的极限位置的变化。


5.一种形状记忆合金丝材的连续训练装置，其特征在于：包括定滑轮和出丝系统；
所述出丝系统包括出丝滑轮、配重式张力杆和位移监控系统；
所述出丝滑轮的高度低于定滑轮的高度，所述定滑轮用于引入形状记忆合金丝材，...

【专利技术属性】
技术研发人员：占静玲，丁希可，蔡正午，
申请(专利权)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，
类型：发明
国别省市：江苏;32