一种记忆合金恢复力的精确测试方法技术

本发明专利技术是一种记忆合金恢复力的精确测试方法，该方法通过在自动力学拉伸机配备位移传感器，以滤除掉干扰测试结果的热膨胀等因素。本发明专利技术技术方案与现技术相比，优点是将外界温度引起的热膨胀因素对恢复力的影响考虑在内，更精确测量记忆合金恢复应力。

【技术实现步骤摘要】
一种记忆合金恢复力的精确测试方法
本方法是一种记忆合金恢复力的精确测试方法，属于记忆合金特性测试

技术介绍
随着记忆合金研制和应用技术的发展，除了相变温度以外，在一些结构件中还需要达到一定要求的恢复力，比如管路接头为了保证规定的拉脱力，材料相变后必须提供一定的恢复力。近几年，针对以上应用要求，才有了恢复力的测试，恢复力的测试技术还处于起步阶段。目前国内测试记忆合金恢复力的方法大致两种：一种是用丝材在试验机预拉伸后提供一个较小的维持拉力，保证丝材的直线状态，然后通电加热，测量其产生的拉力，减去维持拉力，得到恢复力；另一种是用棒材加工成拉伸试样，置于装在试验机相应的保温箱中，预拉伸后，保温箱加热，保持试样应变为零，得到的拉力即是材料的恢复力。两种测试方法中，均忽略了热膨胀因素的影响，热膨胀会使得试样发生变形的而产生位移，而前面两种测试方法并没有剔除掉这个因素，导致其升降温过程中测试结果与实际值存在一定差距，尤其在升降温模式转变时，其差距可能达到几十兆帕。如图1所示。从曲线形态上来看，对于单程记忆合金来说，加热恢复后为奥氏体状态，随温度的下降，恢复力应该表现为直线性缓慢下降，而不应该按曲线下降。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种记忆合金恢复力的精确测试方法，其目的是将外界温度引起的热膨胀因素对恢复力的影响考虑在内，更精确测量记忆合金恢复应力。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：该种记忆合金恢复力的精确测试方法，其特征在于：该方法步骤是：⑴将棒材或丝材状试样(2)的两端分别固定在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)上，然后安装位移传感器(3)，位移传感器(3)的安装形式分为两种：内置位移传感器(3)，将位移传感器(3)直接安装在试样(2)的两端之间，位移传感器(3)和试样(2)同时置于自动力学拉伸机的保温箱(5)内；外置位移传感器(3)，将位移传感器(3)安装在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)之间，位移传感器(3)置于拉伸机的保温箱(5)外部；⑵密封试样(2)所处的保温箱(5)，通过保温箱(5)内部设置的冷却介质出口向保温箱(5)内注入冷却介质，对保温箱(5)内的空间进行降温，降温至记忆合金相变温度Ms以上10℃，保温到试样(2)冷透，然后对试样(2)进行拉伸变形，在试样(2)长度方向上的变形量达到5～16％；⑶拉伸变形到位后立即卸载拉力至1～3MPa，以保证试样(2)的垂直；⑷将位移传感器(3)清零，通过保温箱(5)的加热装置对保温箱(5)内进行加热，加热的升温速率为5℃～15℃/min，升温过程中，试样(2)的膨胀或者收缩引起的位移变化通过位移传感器(3)将信号(7)反馈给自动力学拉伸机，自动力学位伸机通过控制装置调整上、下夹头(1)之间的拉力，使位移传感器(3)的数值保持零状态，在整个升温过程中，自动力学拉伸机的拉力的最大值减去步骤⑶中拉伸变形到位后的卸载拉力值1～3MPa，即得到记忆合金恢复力。本专利技术选用的测试设备为自动力学拉伸机，该设备是一种应用于测试金属或者非金属力学性能的设备，测试系统软件具备试样应变量反馈、比较和控制的模块。能够自动加载和卸载拉力，同时能够自动的显示和调节加载的载荷值，并且能够自动的显示和调节夹头之间的位移值，一般应用于测试金属或非金属的室温、低温、高温的拉伸性能。上述技术方案中所述的记忆合金具备形状记忆功能的“神奇”的合金，它可以记忆随温度的变化的合金的形状，目前形状记忆合金的种类有很多，包括NiTi基、Cu基、Fe基等，其中最广泛应用的是NiTi基的形状记忆合金。本专利技术技术方案与现技术相比，具有明显的独特性。记忆合金的恢复力测试必然伴随着温度的升降，而温度变化引起了拉伸机夹头和测试试样的热膨胀，热膨胀的微量的变化导致测试试样位移的微小的变化，却会造成恢复力几十兆帕的改变。本专利技术考虑了热膨胀因素的影响，通过引入一套内置或外置的位移传感器，成功的剔除了热膨胀因素的影响，精确地测试出来记忆合金的恢复力。附图说明图1为现有测试方法得到的温度与恢复应力曲线，在升降温转换过程中存在明显的应力差值。图2为本专利技术技术方案测试装置的一种结构示意图。图3为本专利技术技术方案测试装置的另一种结构示意图。图4为Ni47Ti44Nb9棒材的恢复力测试曲线。图5为Ni47Ti44Nb9丝材的恢复力测试曲线。具体实施方式以下将结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步地详述：本实施例测试的记忆合金为Ni47Ti44Nb9棒材和丝材，棒材的名义成分为Ni47Ti44Nb9，试样从棒材上线切割，截面为1×1mm，丝材的名义成分为Ni47Ti44Nb9，截面为Φ1mm。本实施例采用国内制造的WDT-5微机控制电子万能材料试验机，最大负荷5kN，试验温度区间-100℃～200℃，测试系统为KPTestV4.3及相关软件。位移传感器选用进口电子引伸计，工作温度-100℃～200℃。该种记忆合金恢复力的精确测试方法的步骤是：⑴将棒材或丝材状试样2的两端分别固定在自动力学拉伸机的上、下夹头1上，然后安装位移传感器3，位移传感器3的安装形式分为两种：参见附图2所示，内置位移传感器3，将位移传感器3通过两端的支架4安装在试样2的两端之间，位移传感器3和试样2同时置于自动力学拉伸机的保温箱5内；参见附图3所示，外置位移传感器3，将位移传感器3通过连杆6安装在自动力学拉伸机的上夹头1上，位移传感器3置于拉伸机的保温箱5外部；⑵密封试样2所处的保温箱5，通过保温箱5内部设置的冷却介质出口向保温箱5内注入冷却介质，对保温箱5内的空间进行降温，降温至记忆合金相变温度160℃，保温到试样2冷透，然后对试样2进行拉伸变形，在试样2长度方向上的变形量达到16％；⑶拉伸变形到位后立即卸载拉力至1MPa，以保证试样2的垂直；⑷将位移传感器3清零，通过保温箱5的加热装置对保温箱5内进行加热，加热的升温速率为10℃/min，加热至217℃。升温过程中，试样2的膨胀或者收缩引起的位移变化通过位移传感器3将信号7反馈给自动力学拉伸机，自动力学位伸机通过控制装置调整上、下夹头1之间的拉力，使位移传感器3的数值保持零状态，在整个升温过程中，自动力学拉伸机的拉力的最大值减去步骤⑶中拉伸变形到位后的卸载拉力值1MPa，即得到记忆合金恢复力。参见附图4所示，通过Ni47Ti44Nb9棒材的恢复力测试曲线可以看出，测试曲线的升降温差距几乎为0，说明该测试方法很好的剔除了温度引起的热膨胀因素对恢复力的影响，更精确测量出了Ni47Ti44Nb9记忆合金的恢复应力。参见附图5所示，通过Ni47Ti44Nb9丝材的恢复力测试曲线可以看出，测试曲线的升降温差距同样几乎为0，说明该测试方法很好的剔除了温度引起的热膨胀因素对恢复力的影响，更精确测量出了Ni47Ti44Nb9记忆合金的恢复应力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记忆合金恢复力的精确测试方法，其特征在于：该方法步骤是：⑴将棒材或丝材状试样(2)的两端分别固定在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)上，然后安装传感器(3)，传感器(3)的安装形式分为两种：内置位移传感器(3)，将位移传感器(3)直接安装在试样(2)的两端之间，位移传感器(3)和试样(2)同时置于自动力学拉伸机的保温箱(5)内；外置位移传感器(3)，将位移传感器(3)安装在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)之间，位移传感器(3)置于拉伸机的保温箱(5)外部；⑵密封试样(2)所处的保温箱(5)，通过保温箱(5)内部设置的冷却介质出口向保温箱(5)内注入冷却介质，对保温箱(5)内的空间进行降温，降温至记忆合金相变温度Ms以上10℃，保温到试样(2)冷透，然后对试样(2)进行拉伸变形，在试样(2)长度方向上的变形量达到5～16％；⑶拉伸变形到位后立即卸载拉力至1～3MPa，以保证试样(2)的垂直；⑷将位移传感器(3)清零，通过保温箱(5)的加热装置对保温箱(5)内进行加热，加热的升温速率为5℃～15℃/min，升温过程中，试样(2)的膨胀或者收缩引起的位移变化通过位移传感器(3)将信号反馈给自动力学拉伸机，自动力学位伸机通过控制装置调整上、下夹头(1)之间的拉力，使位移传感器(3)的数值保持零状态，在整个升温过程中，自动力学拉伸机的拉力的最大值减去步骤⑶中拉伸变形到位后的卸载拉力值1～3MPa，即得到记忆合金恢复力。...

【技术特征摘要】
1.一种记忆合金恢复力的精确测试方法，其特征在于：该方法步骤是：⑴将棒材或丝材状试样(2)的两端分别固定在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)上，然后安装位移传感器(3)，位移传感器(3)的安装形式分为两种：内置位移传感器(3)，将位移传感器(3)直接安装在试样(2)的两端之间，位移传感器(3)和试样(2)同时置于自动力学拉伸机的保温箱(5)内；外置位移传感器(3)，将位移传感器(3)安装在自动力学拉伸机的上、下夹头(1)之间，位移传感器(3)置于拉伸机的保温箱(5)外部；⑵密封试样(2)所处的保温箱(5)，通过保温箱(5)内部设置的冷却介质出口向保温箱(5)内注入冷却介质，对保温箱(5)内的空间进行降温，降温至记忆合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩劲，洪起虎，王二敏，倪志铭，杨根林，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11