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Ni_(55)Mn_(25)Ga_(18)Ti_(2)高温形状记忆合金的热循环稳定性

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工程科学学报 2022年第6期44卷 1020-1026页

作者：辛燕王福星华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

选择双相韧化的Ni-Mn-Ga-Ti高温形状记忆合金为研究对象.制备了淬火态Ni_(55)Mn_(25)Ga_(18)Ti_(2)高温形状记忆合金,并对其在室温至480℃之间进行高达500次的相变热循环,获得了5,10,50,100和500次热循环态样品.采用X射线衍射、扫描电... 详细信息

选择双相韧化的Ni-Mn-Ga-Ti高温形状记忆合金为研究对象.制备了淬火态Ni_(55)Mn_(25)Ga_(18)Ti_(2)高温形状记忆合金,并对其在室温至480℃之间进行高达500次的相变热循环,获得了5,10,50,100和500次热循环态样品.采用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、同步热分析仪及室温压缩等实验方法,研究了淬火态和热循环态合金样品的微观组织、相变行为、力学及记忆性能,进而分析其热循环稳定性.研究结果表明:经500次循环后,Ni_(55)Mn_(25)Ga_(18)Ti_(2)合金相结构和显微组织未发生明显变化,均为由非调制四方结构的板条马氏体相和面心立方富Ni的γ相组成的双相结构;随着循环次数增加,马氏体相变温度几乎不变,逆马氏体相变温度和相变滞后在循环5次后趋于稳定;抗压强度及压缩变形率波动幅度较小;形状记忆性能下降,但形状记忆应变仍保持在1.4%以上;Ni_(55)Mn_(25)Ga_(18)Ti_(2)高温形状记忆合金显示出良好的热循环稳定性.

关键词： Ni-Mn-Ga-Ti 高温形状记忆合金热循环稳定性微观组织马氏体相变

纳米流体对喷制取冰浆及其浆体热循环稳定性的研究

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纳米流体对喷制取冰浆及其浆体热循环稳定性的研究

作者：方甫华北水利水电大学

学位级别：硕士

随着碳中和的呼声不断地提高,以冰浆作为蓄冷介质的相变储冷技术得到了广泛的应用。传统的直接接触式制取冰浆的方法,和其他制冰方式相比其换面积大、传热更快,换热效率更高,但易发生冰堵,不利于大规模的应用。而且传统的相变储冷材料... 详细信息

随着碳中和的呼声不断地提高,以冰浆作为蓄冷介质的相变储冷技术得到了广泛的应用。传统的直接接触式制取冰浆的方法,和其他制冰方式相比其换面积大、传热更快,换热效率更高,但易发生冰堵,不利于大规模的应用。而且传统的相变储冷材料在制冰过程中存在过冷度大、换热效率低等问题。为了解决这些问题,本文搭建了气液对喷直接接触式制冰系统,以能抑制基液过冷度、提高基液导热性能的纳米流体作为蓄冷材料,基于该系统探究纳米流体的IPF(含冰率)、系统效率等影响因素,并用动静态制冰的方法对浆体热循环稳定性进行研究。首先完成实验平台的搭建并对实验系统的稳定性进行验证,当温度稳定时系统稳定连续的制取冰浆。(1)当浓度为0.2wt%AlO-水纳米流体在喷嘴低温空气为-43℃制冰时,纳米流体喷嘴周围温度较高,有效防止了冰堵。随着初温的降低纳米流体IPF不断增加,当初温为2.5℃时,IPF最大,为15.82%。撞击后纳米流体IPF、系统冷能利用率、热效率明显比非撞击的高,纳米流体IPF和系统冷能利用率随着初温的降低而增大,在2.5℃时,IPF是非撞击的2.22倍;2.5℃时,系统冷能利用率最高为36.47%,是非撞击冷能利用率的1.54倍;然而,系统的热效率随着纳米流体初温的上升而增加,初温为10.5℃时,系统的热效率最大,为45.73%,是非撞击的1.97倍。(2)AlO-水纳米流体浓度在0-0.3wt%时,纳米流体的IPF都比去离子水的大,且纳米流体的IPF呈现先增加后减小的趋势,0-0.2wt%时IPF呈现增加趋势,0.2-0.3wt%时IPF呈现下降趋势,IPF最大为15.82%。(3)在-23--53℃空气下,发现随着冷空气温度的升高,IPF在不断地减小且减小速率在不断增加,当纳米流体初温为10.5℃,喷嘴处冷空气温度为-53℃的IPF是冷空气温度为-23℃的6.54倍,在-23℃冷空气下IPF最大降低了84.70%。分别用动静态制冰的方法对浆体热循环稳定性进行研究,发现相变循环后纳米流体的稳定性影响其导热系数和粘度。(1)静态相变循环下,研究浓度为0.2wt%AlO-水纳米流体成浆率在25%-75%时的稳定性,发现随着循环次数的增加,纳米流体的吸光度在降低,其导热系数、粘度也降低,成浆率越小纳米流体稳定性、导热系数、粘度降低缓慢。75%成浆率下溶液发生9次相变循环时,纳米流体吸光度最大降低了13.00%,纳米流体导热系数和粘度分别降低了1.05%、3.98%。(2)对0-0.3wt%浓度的AlO-水纳米流体在75%成浆率下静态相变循环的研究,发现随着相变循环次数的增加纳米流体稳定性、导热系数、粘度不断降低,纳米颗粒浓度越小其稳定性、导热系数、粘度下降率越小。在0.3wt%浓度的纳米流体发生9次相变循环时,纳米流体吸光度最大降低了15.62%,其导热系数和粘度分别降低了1.24%、7.12%。(3)基于气液直接接触式制冰系统,喷嘴低温空气在-43℃下每次循环10min,研究纳米流体浓度在0-0.3wt%时,撞击制冰后纳米流体的稳定性及对其导热系数和粘度的影响,发现随着气液对撞相变循环次数的增加,纳米流体吸光度、导热系数和粘度都在不断地降低,纳米流体浓度越大,其吸光度、导热系数和粘度的降低率越大。0.3wt%浓度下溶液发生9次相变循环,溶液吸光度最大降低了26.34%,溶液导热系数和粘度分别降低了2.17%、10.36%。

关键词：纳米流体相变储冷撞击流热循环稳定性

Mg-15Ca-15Zn-6Cu相变储热材料的热循环稳定性

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特种铸造及有色合金 2015年第7期35卷 690-692页

作者：文红艳范晓明雷昶袁德裕武汉理工大学材料科学与工程学院

采用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、差热扫描仪(DSC)等分析手段对Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金相变储热材料的组织结构与热物性参数进行了分析。通过反复熔化-凝固热循环试验,研究了该合金的热循环稳定性。结果表明,Mg-15Ca-15Zn-6Cu合... 详细信息

采用金相显微镜(OM)、X-射线衍射仪(XRD)、差热扫描仪(DSC)等分析手段对Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金相变储热材料的组织结构与热物性参数进行了分析。通过反复熔化-凝固热循环试验,研究了该合金的热循环稳定性。结果表明,Mg-15Ca-15Zn-6Cu合金经历1 000次热循环后的相变温度和相变潜热分别为510.2℃和198.7J/g,与循环前的初始合金相比,相变温度提高了5.5%,相变潜热减小了5.56%,因此,表现出良好的热循环稳定性。

关键词： Mg基合金相变储热材料热循环稳定性

TiNiCuNb形状记忆合金的马氏体相变热循环稳定性与力学特性

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TiNiCuNb形状记忆合金的马氏体相变热循环稳定性与力学特性

作者：戚文印哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

本文利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪、电子万能材料实验机及动态热机械分析仪等仪器系统研究了(TiNiCu)Nb和(TiNiCu)00-x Nb(x=0,6,10at.%)合金的显微组织、马氏体相变行为、力学性能及阻尼性能,重点分析了热循... 详细信息

本文利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪、电子万能材料实验机及动态热机械分析仪等仪器系统研究了(TiNiCu)Nb和(TiNiCu)00-x Nb(x=0,6,10at.%)合金的显微组织、马氏体相变行为、力学性能及阻尼性能,重点分析了热循环对合金马氏体相变行为的影响规律。研究表明,室温下未添加Nb元素的合金的显微组织主要由B19结构的马氏体相和Ti(Ni,Cu)相组成。添加Nb元素后,合金室温下的显微组织主要由B19马氏体相、Ti(Ni,Cu)相和β-Nb相组成。随Nb含量的增加,β-Nb相的体积分数增加,而Ti(Ni,Cu)相减少。TiNiCuNb合金在冷却和加热过程中发生B2?B19一步马氏体相变及其逆相变。随Nb含量的增加,合金相变温度降低。这主要与合金基体成分变化有关。热循环不影响TiNiCuNb合金的相变类型。所有合金的马氏体相变均表现出优异的热循环稳定性。添加Nb元素可进一步改善马氏体相变的热循环稳定性。(TiNiCu)Nb合金的循环稳定性最好。经过500次热循环后,其马氏体相变峰值温度仅变化0.1C,逆相变峰值温度变化0.2C。这主要是因为添加Nb元素不显著改变合金的晶格常数,从而保证马氏体相变矩阵中间特征值趋于1;同时添加Nb元素可提高合金的屈服强度,抑制位错的产生和运动。随Nb含量增加,合金的诱发马氏体相变临界应力、延伸率与抗拉强度得到了不同程度的升高,特别是(TiNiCu)Nb合金的抗拉强度与延伸率分别达到810MPa与12.7%。TiNiCuNb合金均表现出良好的超弹性。随Nb含量增加,TiNiCu基合金的超弹性恢复应变增加不明显,而TiNiCu基合金的超弹性恢复应变显著增大。(TiNiCu)Nb合金表现出最好的超弹性恢复特性,其最高超弹性恢复应变可达2.79%。连续降温过程中,TiNiCuNb合金表现出对应B2→B19相变的阻尼峰。随Nb含量的增加,B2→B19相变阻尼峰的峰值略有降低。TiNiCu基合金相变阻尼峰值明显高于TiNiCu基合金,其中(TiNiCu)Nb合金的B2→B19相变阻尼峰值最大,约为0.096。

关键词：形状记忆合金显微组织马氏体相变热循环稳定性力学特性

高密度聚乙烯/石墨导电复合物的PTC行为及其热循环稳定性

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功能高分子学报 2001年第1期14卷 39-44页

作者：宋义虎王浩江郑强益小苏浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027 化工部合成材料研究院广州510665 先进复合物国防重点实验室北京100095

研究了高密度聚乙烯 /石墨导电复合物的PTC行为及其影响因素 ,揭示了内应力随温度升高而松弛对PTC效应的贡献。复合物的导电性能与PTC行为是由导电网络的总体结构及其随温度的变化所决定的 ,与材料组分性质以及各组分之间的相互作用关... 详细信息

研究了高密度聚乙烯 /石墨导电复合物的PTC行为及其影响因素 ,揭示了内应力随温度升高而松弛对PTC效应的贡献。复合物的导电性能与PTC行为是由导电网络的总体结构及其随温度的变化所决定的 ,与材料组分性质以及各组分之间的相互作用关系不大。当环境温度趋于基体熔点时 ,复合物热学性质的变化造成导电网络的大规模破坏 ,是PTC行为产生的根源。热处理等物理手段可改变导电网络的微观结构 ,但不影响PTC行为赖以产生的物理机制 ,也不能有效改善PTC行为的热循环稳定性。

关键词：高密度聚乙烯石墨导电复合物电阻正温度系数效应热循环稳定性

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钛锆铌基形状记忆合金热循环稳定性研究

钛锆铌基形状记忆合金热循环稳定性研究

作者：马云飞西安石油大学

学位级别：硕士

形状记忆合金作为新型智能材料,在石油工程领域具有广泛应用前景。井下复杂的环境中,形状记忆合金部件需要经历冷热交替循环,这就对合金自身的热循环稳定性有较高要求。本文以四元Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金为研究对象,采用金相显微... 详细信息

形状记忆合金作为新型智能材料,在石油工程领域具有广泛应用前景。井下复杂的环境中,形状记忆合金部件需要经历冷热交替循环,这就对合金自身的热循环稳定性有较高要求。本文以四元Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金为研究对象,采用金相显微观察、X射线衍射分析、差示扫描量热分析、拉伸测试及显微硬度测试等实验方法,研究了合金样品热循环前后的微观结构、相变特性、力学性能、形状记忆效应及显微硬度,进而分析其热循环稳定性。首先,研究了退火温度对Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金性能的影响。铸态及873K、923K、973K、1073K下退火后的合金样品均为单一正交结构的α″马氏体,823K下退火后的合金样品为α″马氏体和β相的双相结构,在873K下退火的合金样品,其抗拉强度为420MPa,延伸率可以达到最高的28%,在2%预应变下形状记忆效应为1.3%,显微硬度为364HV。其次,研究了Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金的热循环稳定性。合金样品经过热循环以后,由原来的亚稳态α″马氏体相变成了β相和α″马氏体的双相组织,随着热循环次数的增加,相组成不再发生变化,逆马氏体相变起始温度(As)稳定在410K,并且经过热循环以后抗拉强度升高,延伸率降低,形状记忆效应下降,但仍然具有一定的形状记忆效应。最后,研究了退火温度对Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金样品热循环稳定性的影响。结果表明退火温度对热循环态合金样品的相组成没有影响,均为β相和α″马氏体的双相组织结构。在873K下退火再经过热循环后的合金样品,其逆马氏体相变起始温度(As)和延伸率最高,抗拉强度为580MPa,2%预应变下形状记忆效应为0.4%。随着退火温度从873K升高至1073K,热循环态合金样品的拉伸强度先升高后降低,形状记忆效应一直降低。相关研究结果为井下服役耐高温钛锆铌基形状记忆合金智能驱动封隔等技术的开发奠定理论基础。

关键词：形状记忆合金热循环稳定性微观结构相变特性力学性能

富Ti含量Ti-Ni合金负热膨胀行为及其热循环稳定性研究

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富Ti含量Ti-Ni合金负热膨胀行为及其热循环稳定性研究

作者：祝星华南理工大学

学位级别：硕士

本论文系统研究了致密Ti-Ni合金负热膨胀(NTE)行为及其影响因素,以期丰富目前非常有限的关于Ti-Ni合金负膨胀行为的实验认知和理论描述,并为在工程应用中实现材料热膨胀行为的调控提供参考。本论文利用非自耗真空电弧熔炼法结合快速凝... 详细信息

本论文系统研究了致密Ti-Ni合金负热膨胀(NTE)行为及其影响因素,以期丰富目前非常有限的关于Ti-Ni合金负膨胀行为的实验认知和理论描述,并为在工程应用中实现材料热膨胀行为的调控提供参考。本论文利用非自耗真空电弧熔炼法结合快速凝固技术成功制备出一系列名义成分为Ti100-xNix(x=33.31.0)的熔铸态与吸铸态合金;采用显微表征(SEM)、物相分析(XRD)和热分析(DSC)等全面表征了合金的显微组织、物相结构以及相变行为,探究了合金物相及组织特征对材料NTE行为的影响规律及作用机制,并阐明了Ti-Ni合金马氏体相变与合金热膨胀行为的内在关联;在上述研究基础上,进一步研究了不同成分Ti-Ni合金NTE行为的热循环稳定性。研究结果表明,富Ti含量Ti-Ni合金中的主要物相为NiTi(B19′)马氏体相及Ti2Ni相;Ti2Ni相体积分数随Ni含量增加呈线性变化,并符合杠杆定律。熔铸态与吸铸态合金凝固组织具有明显的择优生长特征,当Ni含量小于46.0at.%时,NiTi相呈枝晶状沿平行于熔铸态合金最大冷却速率方向定向分布;Ni含量大于46.0at.%时,Ti2Ni呈条状定向分布。吸铸态样品沿最大冷却速率方向生成辐射状分布的NiTi相及Ti2Ni相。富Ti含量熔铸态与吸铸态合金中只存在B19′?B2单步马氏体相变,相变热滞不随Ni含量变化,而马氏体与奥氏体转变热焓均随Ni含量增加呈线性增加,且相同成分熔铸态合金的相变热焓及热滞均大于吸铸态合金。Ti-Ni合金在升温与降温过程中均存在NTE响应,且由于合金显微组织及成分的影响,富Ti含量Ti-Ni合金的NTE行为具有明显的各向异性。在升温阶段,随Ni含量增加,熔铸态与吸铸态合金沿平行于最大冷却速率方向的负热膨胀系数(NCTEs)绝对值均呈不断增大趋势;而沿垂直于最大冷却速率方向的NCTEs绝对值则随Ni含量增加呈先增大后减小规律,并均在Ti54Ni46处具有最大值。经时效处理后的富Ni含量Ti-Ni合金中也存在NTE行为,其NTE行为源于B19′?R转变引起的体积变化;随着时效时间增加,熔铸态Ti49Ni51合金的NCTEs绝对值呈减小趋势。在经热循环处理后,富Ti含量Ti-Ni合金始终存在NTE行为,且经过一定次数热循环处理后NCTEs及负热膨胀温度区间(?TNTE)趋于稳定;而等原子比Ti-Ni合金随着热循环次数增加在升温过程发生NTE→近零膨胀(NZTE)→正膨胀(PTE)的变化,降温过程中则始终存在NTE行为。

关键词： Ti-Ni合金负热膨胀显微组织相变热循环稳定性

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Mg-Cu-Zn合金热循环稳定性研究

科技传播 2012年第15期4卷 91-92页

作者：童帅武汉科技大学青山校区湖北武汉430080

利用差示扫描量热仪、DIL402PC热膨胀仪和STA449C型同步热分析仪等对Mg-Cu-Zn共晶合金的热循环稳定性进行了研究。结果表明,Mg-Cu-Zn共晶合金储热密度大,导热系数高,在经历1000次热循环后,微观结构和热物理性能上表现出较好的稳定性。... 详细信息

利用差示扫描量热仪、DIL402PC热膨胀仪和STA449C型同步热分析仪等对Mg-Cu-Zn共晶合金的热循环稳定性进行了研究。结果表明,Mg-Cu-Zn共晶合金储热密度大,导热系数高,在经历1000次热循环后,微观结构和热物理性能上表现出较好的稳定性。但随着热循环次数的增加,相变温度和相变潜热分别呈缓慢升高与缓慢下降趋势,其他热物理性能也稍有变化。

关键词： Al-Cu-Mg-Zn共晶合金储热性能显微组织结构热循环稳定性

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多孔金属泡沫强化石蜡相变蓄热性能研究

储能科学与技术 2024年

作者：代建龙李果曹一通杨紫涵夏志远张恭硕陈锐盛楠朱春宇中国矿业大学低碳能源与动力工程学院

针对石蜡（PW）相变材料导热率低和易泄漏的问题，采用“冰模板法”制备多孔金属泡沫铝作为支撑骨架，通过“真空浸渍法”将石蜡渗入金属泡沫铝的多孔结构中，制得化学性质稳定的相变复合材料（PCCs），并对其形貌结构、防泄漏性能、热... 详细信息

针对石蜡（PW）相变材料导热率低和易泄漏的问题，采用“冰模板法”制备多孔金属泡沫铝作为支撑骨架，通过“真空浸渍法”将石蜡渗入金属泡沫铝的多孔结构中，制得化学性质稳定的相变复合材料（PCCs），并对其形貌结构、防泄漏性能、热循环稳定性、热响应性能和导热系数进行测试。结果表明，随着铝骨架比例的增加，泄漏情况随之减弱，有效提高了PCCs的防泄漏性能。在此基础上对其热物性进行研究，金属泡沫的引入并未影响PW的相变温度，PCCs的熔化和凝固峰值分别稳定在61 ℃和51 ℃。然而随着铝骨架比例的增加，PCCs的相变焓值呈现下降趋势。经50次相变循环后，PCCs的熔化和凝固焓值均基本保持稳定，其中PW@30Al样品的熔化和凝固焓值分别维持在116 J/g和118 J/g，表现出良好的热循环稳定性和相变可逆性。此外，随着铝骨架比例的增加，PCCs的导热性能逐渐提高、热响应速度更快，其中PW@30Al样品的导热系数由PW的0.2 W·m-1·K-1增加至3.1 W·m-1·K-1，提高了约15倍，在相变蓄热和热管理等领域具有广泛的应用前景。

关键词：金属泡沫相变材料热循环稳定性导热系数相变蓄热