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低相变温度宽相变滞后的Cu-Al-Mn-Nb形状记忆合金

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中国有色金属学报 2005年第7期15卷 1124-1130页

作者：董桂霞谷南驹马晓丽北京有色金属研究总院能源材料与技术研究中心河北工业大学材料科学与工程学院天津300132

通过恰当的成分设计,获得了具有较低马氏体相变温度及较宽相变滞后的Cu-Al-Mn-Nb形状记忆合金。用差热分析法(DSC)测得Cu-26.8Al-4.8Mn-1.0Nb(摩尔分数,%)合金在降温时马氏体相变最激烈的温度为-32℃;升温时奥氏体相变最激烈时的温度为6... 详细信息

通过恰当的成分设计,获得了具有较低马氏体相变温度及较宽相变滞后的Cu-Al-Mn-Nb形状记忆合金。用差热分析法(DSC)测得Cu-26.8Al-4.8Mn-1.0Nb(摩尔分数,%)合金在降温时马氏体相变最激烈的温度为-32℃;升温时奥氏体相变最激烈时的温度为68℃;相变滞后宽度达100℃。透射电镜、扫描电镜及X射线衍射分析表明,该合金的马氏体为2H型结构,宽滞后效应是由于合金进行马氏体相变时析出了点状富铌颗粒从而松驰掉一部分弹性应变能而产生的。该合金在表面应变为4%时,弯曲变形试样的形状回复率达93%以上,在室温下时效2个月后,其形状回复率没有发生明显恶化。室温下其抗拉强度约为550MPa,屈服强度约为380MPa,塑性延伸率约为7%。

关键词： Cu-Al-Mn-Nb 形状记忆合金相变滞后记忆效应力学性能

塑性变形提高形状记忆合金相变滞后机制的探讨

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航空材料学报 2000年第2期20卷 8-14,20页

作者：赵新清王二敏赵伟彪赵振业韩雅芳北京航空材料研究院北京100095

形状记忆合金经适当温度下的塑性变形可以有效地提高马氏体的稳定性 ,从而使相变滞后得以大幅度提高。本文根据马氏体相变热力学和动力学 ,并结合相关的实验结果 ,研究了弹性应变能弛豫和相变滞后的关系。结果表明 ,塑性变形产生的位错... 详细信息

形状记忆合金经适当温度下的塑性变形可以有效地提高马氏体的稳定性 ,从而使相变滞后得以大幅度提高。本文根据马氏体相变热力学和动力学 ,并结合相关的实验结果 ,研究了弹性应变能弛豫和相变滞后的关系。结果表明 ,塑性变形产生的位错以及变形的第二相颗粒对逆马氏体相变温度的提高具有一定作用 ,但塑性变形导致应变能释放才是形变提高形状记忆合金相变滞后的主导因素。

关键词：形状记忆合金马氏体相变弹性应变能相变滞后

变形对Cu-Al-Mn记忆合金相变滞后的影响

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材料科学与工艺 2001年第4期9卷 406-409页

作者：张瑾谷南驹河北工业大学材料学院天津300130

为了研究CuAlMn形状记忆合金的相变滞后效应 ,以Cu -Al10 .6 1-Mn6 .95 (w (B) / % )合金 (A合金 )与Cu -Al11.0 5 -Mn6 .81-Zn0 .2 1(w (B) / % )合金 (B合金 )为研究对象 ,应用电阻法测定其相变点 ,并利用X射线衍射谱标定其结构 .结... 详细信息

为了研究CuAlMn形状记忆合金的相变滞后效应 ,以Cu -Al10 .6 1-Mn6 .95 (w (B) / % )合金 (A合金 )与Cu -Al11.0 5 -Mn6 .81-Zn0 .2 1(w (B) / % )合金 (B合金 )为研究对象 ,应用电阻法测定其相变点 ,并利用X射线衍射谱标定其结构 .结果表明 ,A合金主要由 18R马氏体构成 ,B合金主要由 9R马氏体构成 ,而 9R马氏体结构的合金相变滞后温度远大于 18R马氏体结构的合金 .为了进一步研究变形对相变滞后温度的影响 ,对B合金进行了拉伸变形试验 .研究发现。

关键词：马氏体相变温度相变滞后 Cu-Al-Mn合金拉伸变形铜铝锰合金形状记忆合金

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应力诱发马氏体相变滞后的研究

金属学报 1991年第1期27卷 A068-A071页

作者：徐惠彬谭树松柏林工业大学中南工业大学材料系教授长沙410083

用Landau-Devonshire自由能理论可描述形状记忆合金伪弹性行为随温度变化的规律:温度上升,滞后环位置提高,滞后面积减小;到达临界温度T_c后,滞后全部消失。可是对CuZnAl单晶系统测定结果显示:滞后环位置随温度升高而升高,但滞后面积在... 详细信息

用Landau-Devonshire自由能理论可描述形状记忆合金伪弹性行为随温度变化的规律:温度上升,滞后环位置提高,滞后面积减小;到达临界温度T_c后,滞后全部消失。可是对CuZnAl单晶系统测定结果显示:滞后环位置随温度升高而升高,但滞后面积在一定温度范围内,却基本不变。对滞后环内变化规律的研究结果指出,滞后大小取决于应力诱发马氏体量的多少,马氏体量越多,则滞后面积越大。

关键词：形状记忆合金马氏体相变滞后

扩径温度对CuAlBe管接头相变滞后和扩径率的影响

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热加工工艺 2016年第13期45卷 69-72页

作者：舒玮邑蔡莲淑余业球彭宇霄黎沃光广东工业大学材料与能源学院广东广州510006

用水平热型连铸工艺制备了具有轴向排列柱状晶组织的CuAlBe管接头,研究了扩径温度对合金管接头相变滞后和扩径率的影响。结果表明:在低于M_s温度,扩径率最大为9.3%,随着温度升高到M_s^A_s和高于A_s扩径率逐渐降低。随着扩径率的增加,A_s... 详细信息

用水平热型连铸工艺制备了具有轴向排列柱状晶组织的CuAlBe管接头,研究了扩径温度对合金管接头相变滞后和扩径率的影响。结果表明:在低于M_s温度,扩径率最大为9.3%,随着温度升高到M_s^A_s和高于A_s扩径率逐渐降低。随着扩径率的增加,A_s和A_f升高,M_s变化不大,M_f则稍微降低;在最大扩径率为9.3%时,相变滞后达74℃。扩径率的增加还使回弹率升高而回复率下降。管接头具有良好的气密性和耐压性,连接管的极限耐压达18.6MPa。

关键词： CuAlBe合金管接头低温扩径相变滞后

Cu元素掺杂对MnNiInCoCu合金相变滞后的影响

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热加工工艺 2023年第6期52卷 59-61,66页

作者：杨一俏赵骧东北大学东北大学分析测试中心辽宁沈阳110819 东北大学材料织构与各向异性教育部重点实验室(ATM) 辽宁沈阳110819

采用快淬甩带技术制备Mn_(50)Ni_(38)In_(9)Co_(3)、Mn_(49)Ni_(38)In_(9)Co_(3)Cu_(1)以及Mn_(47)Ni_(38)In_(9)Co_(3)Cu_(3)合金薄带样品,并对其微观组织、马氏体相变行为和磁滞损耗进行分析。结果表明,随着Cu含量的提高,MnNiInCoCu合金马氏体转变温度逐渐升高,相变滞后和磁滞损耗降低,这是因为Cu元素促进合金晶格几何兼容性提高所致。

关键词： MnNiInCoCu基合金相变滞后马氏体相变 Cu掺杂

Ni-Mn-In合金相变滞后及磁热效应的调控

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Ni-Mn-In合金相变滞后及磁热效应的调控

作者：张晓亮东北大学

学位级别：硕士

Ni-Mn-In系合金由于具有大的磁热效应,而被认为是一种有效的磁制冷材料。然而,磁制冷循环的不可逆性是实际应用的主要挑战。不可逆性与一级马氏体相变中的热滞后直接相关。实际上,提高相变对磁场的敏感性与降低相变滞后是两种提高可逆... 详细信息

Ni-Mn-In系合金由于具有大的磁热效应,而被认为是一种有效的磁制冷材料。然而,磁制冷循环的不可逆性是实际应用的主要挑战。不可逆性与一级马氏体相变中的热滞后直接相关。实际上,提高相变对磁场的敏感性与降低相变滞后是两种提高可逆性的有效方法。本论文通过真空电弧熔炼炉熔炼制备了名义成分为Ni50xCoxMn36.5In13.5（x=0,1,2,3,4,4.5,5）,Ni45Co5Mn36.5GaxIn13.5-x（x=0,1,2,3）,Ni45C05Mn36.5GexIn13.5x（x=0,1,2,3,4,5,6）系列合金。首先,通过Co元素的掺杂提高相变对磁场的敏感性;并引入Ga、Ge元素,在保持较大敏感性的同时,最大限度的降低相变滞后;最终,通过确定最优化成分合金,获得处于室温附近、宽工作温区的大可逆磁热效应。主要结论如下:Ni50-xCoxMn36.5In3.5（x=0,1,2,3,4,4.5,5）合金中,随着Co含量的增加,合金相变温度逐渐降低,居里温度逐渐升高,转变熵（ΔStr）逐渐减小。Co元素的掺杂增大了相变对磁场的敏感度,1.5T磁场下,奥氏体相变温度降低10.4K;5T磁场下,奥氏体相变温度降低47.8 K。1.5 T磁场下,于266 K取得最大绝热温变值（ΔTad）4.2 K,于264 K取得最大可逆绝热温变值-1.2 K。Ni45Co5Mn36.5GaxIn13.5-x（x=0,1,2,3）合金中,随着Ga含量的增加,马氏体相变温度升高,居里转变温度基本不变,相变滞后减小。通过热磁曲线分析,确定Ni45Co5Mn36.5 Ga1In12.5合金为最优成分合金。利用克劳修斯-克拉柏龙公式计算,首次场循环的最大磁熵变（ΔSm）为16.9 Jkg-1K-1,在工作温区260-288 K的有效制冷能力（RCeff）为209.5 Jkg-1,于264 K取得最大可逆磁熵变值15.1 Jkg-1K-1。Ni45Co5Mn36.5GexIn13.5-x（x=1,2,3,4,5,6）合金中,随着Ge含量的增加,马氏体相变温度升高,居里转变温度降低。相变滞后先减小后增大,相变矩阵U的中间特征值λ2先增大后减小;Ge含量为4%时,相变滞后取得最小值4.1K,λ2取得最接近1的值0.9975;因此,确定了相变滞后与几何兼容性的关系。分析确定Ni45Co5Mn36.5Ge2In11.5合金为最优成分合金。通过克劳修斯-克拉柏龙公式计算,首次场循环的最大磁熵变为21.9 Jkg-1K-1,在工作温区266-290K内有效制冷能力为321.3 Jkg-1;在268-274 K温度区间内具有几乎完全的可逆磁熵变,最大可逆磁熵变为 21.5 Jkg-1K-1。

关键词： Ni-Mn-In合金马氏体相变磁-结构耦合可逆磁热效应相变滞后

低温相变储能材料的研制及其相变滞后性能研究

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低温相变储能材料的研制及其相变滞后性能研究

作者：卢梦瑶上海海事大学

学位级别：硕士

相变储能是一种新型的储能技术,能够提高能源利用率,实现高效节能。相变材料主要以潜热形式实现能量的高效储存、转换和利用。它在太阳能热利用、冷链物流、建筑节能、余热回收、电子设备工业等领域应用较广泛。目前国内外对于相变储能... 详细信息

相变储能是一种新型的储能技术,能够提高能源利用率,实现高效节能。相变材料主要以潜热形式实现能量的高效储存、转换和利用。它在太阳能热利用、冷链物流、建筑节能、余热回收、电子设备工业等领域应用较广泛。目前国内外对于相变储能技术的研究已渐成热点,但是大多数针对相变过程的研究都有所欠缺,即未考虑相变滞后特性。而相变滞后对相变蓄放热过程具有显著的影响,利用相变材料的滞后特性可以实现相变温度的智能调节,在军事领域中得到广泛的应用,即可用于降低目标热辐射伪装、野战冷藏车涂层、保暖板房涂层以及保暖睡袋服饰等。本文主要对相变滞后特性的影响因素展开研究,为实现相变滞后特性参数化控制提供理论依据,对推动相变储能技术的发展具有重要作用。本文主要做了以下工作:制备出一种低温共融复合相变材料,以该复合相变材料为研究对象进行相变滞后特性的研究。基于低温共融相变材料的应用范围广泛,其主要用于建筑、太阳能热水系统、纺织等领域,与人类的生产生活息息相关,因此提出研制一种满足生产生活需要的低温共融水合盐相变材料。制备低温共晶材料CaCl·6HO-MgCl·6HO,其中MgCl·6HO的质量分数为10%,在共晶材料的基础上添加2%的六水氯化锶(SrCl·6HO)作为成核剂,0.3%的羟乙基纤维素(HEC)作为增稠剂,有效降低了复合相变材料的过冷度,并抑制相分离的问题。该新型复合相变材料的相变温度为27.9℃,相变潜热为172.8 k J/kg,过冷度为0.4℃,经50次循环后,相变潜热值下降0.4%,热性能稳定,满足生产生活低温区间的需要。结合相变滞后特性的机理,实验研究蓄热温度、冷却温度、冷却速率、成核剂含量、增稠剂含量、超声波等因素对相变滞后程度的影响。将研制的新型复合相变材料CaCl·6HO-MgCl·6HO-2%SrCl·6HO-0.3%HEC作为实验对象,改变蓄热温度、冷却温度、冷却速率等影响因素,进行蓄放热实验。结合T-history研究方法,使用温度采集仪,绘制步冷曲线;使用差式扫描量热仪,测得DSC曲线,两种测试方法得到的结果完全吻合。发现在保证相变储能材料完全相变的情况下,蓄热温度越高,相变滞后程度越低;冷却终温越低,相变滞后程度越大;降温的速率越低,相变滞后程度越大。成核剂质量分数越大,相变滞后程度越大;增稠剂质量分数越大,相变滞后程度越大。随着超声波振动幅度的下降,储能材料的相变滞后程度先下降后升高。最后使用COMSOL物理仿真软件,对处于不同压强条件下,相变储能材料的相变滞后特性进行研究,发现随着压强的增大,相变滞后程度越大。本文所研制的低温共融相变储能材料及其相变滞后特性的研究,丰富了相变材料蓄放热理论,为优化相变储能材料的性能提供了新的思路,为实现相变滞后影响因素参数化控制提供了可能。

关键词：相变储能低温相变材料相变材料改良相变滞后相变滞后温差

青藏高原地区相变滞后储能对被动式轻质建筑室内热环境的影响研究

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青藏高原地区相变滞后储能对被动式轻质建筑室内热环境的影响研究

作者：梁小玉西安建筑科技大学

学位级别：硕士

我国青藏高原地区气候极端严酷,冬季寒冷漫长,昼夜温差大。受自然条件和经济发展水平限制,当地房屋建造水平仍处于落后状态,室内热环境恶劣,难以满足当地居民对宜居美好生活向往的需求。近些年来,被动式装配式建筑在充分利用被动太阳能... 详细信息

我国青藏高原地区气候极端严酷,冬季寒冷漫长,昼夜温差大。受自然条件和经济发展水平限制,当地房屋建造水平仍处于落后状态,室内热环境恶劣,难以满足当地居民对宜居美好生活向往的需求。近些年来,被动式装配式建筑在充分利用被动太阳能的同时,具有构件质量好、现场湿作业少、施工受外界影响小、绿色环保等优势,是改善我国边远高海拔地区建筑构造水平、提升建筑性能的有效途径。然而,轻质装配式建筑围护结构多采用密度较低的保温材料,虽然保温性能较好,但蓄热系数小、热惰性差,在高原地区极端气象条件下易导致室内热环境稳定性差、温度波动大等问题。基于相变材料的相变滞后性能,在西藏阿里地区将相变材料与轻质装配式建筑结合,提升轻质装配式建筑蓄热能力,降低建筑能耗,提升建筑室内热环境水平。本文建立了基于相变滞后储热的建筑围护结构传热模型,探究室内外波动条件下相变滞后储能建筑围护结构传热特性;建立相变滞后储能轻质装配式建筑能耗模型,分析相变材料熔化/凝固过程的滞后温差、相变温度、相变材料位置、用量等参数对建筑能耗的影响规律;分析了不同工况下轻质装配式建筑室内温度、墙体表面温度及热负荷的变化规律,提出了相变材料滞后温度、厚度、位置等关键参数的确定方法;基于静态回收期方法评估了相变滞后储能轻质装配式建筑的经济性。获得了以下主要结论:(1)建立了滞后相变建筑围护结构的数值模型,结果表明滞后相变模型比无滞后相变模型更为精确。滞后相变材料铺设于靠近墙体内表面时,室内温度波动最小。当相变温度在18～26℃范围内逐渐升高时,其蓄放热速率减小,墙体最低表面温度增加,但相变温度超过24℃后,继续增加相变材料温度,对墙体表面传热性能的提升作用减弱。(2)对比分析了四种不同的相变材料对被动式装配建筑室内热环境的影响,与不使用相变材料相比,当南向墙体使用NaSO·10H O相变滞后储能材料时,建筑能耗最大降低了36.5%。与其他三种相变材料相比,室内最低平均空气提高了3.64℃～5.78℃,室内温度波动幅度降低了3.73℃～15.51℃,滞后相变储能建筑室温满足室内要求(15℃以上)的时间延长了7.4h。(3)选取NaSO·10H O作为研究对象,分析了相变滞后温差和相变材料用量对建筑室内热环境的影响。当滞后温差为6℃时,室内空气温度处于舒适温度16℃～24℃范围内的时间可长达9.7～11.5h,较其他滞后温差时满足舒适温度区间的时长延长约2.6～3.7h,供暖期轻质装配式建筑所需要的供暖能耗最低。当相变层超过15mm时,继续增加相变层厚度,节能率的变化不再明显,相变材料的用量应综合考虑节能效果和经济性。(4)分析有无相变滞后储能对轻质装配式建筑室内热环境及建筑能耗的影响,当在供暖季轻质装配式建筑中使用相变滞后储能材料时,对建筑室内温度的改善作用较明显。与普通相变材料相比,采用相变滞后储能材料后,客厅满足热舒适要求的时间延长了4.5 h,卧室则延长了6.2小时。采用相变滞后储能材料建筑能耗降低了47.8%。在西藏阿里轻质装配式建筑中采用相变滞后储能材料时,静态回收期约为5.03年,与采用普通无滞后相变储材料相比,静态回收期缩短了3.78年。基于以上研究掌握了相变滞后储能材料对轻质装配式建筑室内热环境的影响规律,获得了相变储能轻质装配式建筑关键参数的设计方法,为青藏高原地区相变储能被动式轻质装配建筑的推广应用提供理论依据。

关键词：相变滞后相变材料建筑围护结构能源消耗