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题名形状记忆合金弹热效应研究进展
被引量：7
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作者
袁勃
曾磊
钱明芳
张学习
耿林
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机构
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
北京空间飞行器总体设计部
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出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第17期3033-3040,3059,共9页
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基金
国家重点研发计划项目(217YFB0703100)。
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文摘
传统的气体压缩制冷技术已不能满足人类对环保节能的要求,新型制冷技术的开发近年来受到了越来越多的关注。与传统气体压缩制冷技术相比,固体制冷技术效率高、对环境友好,引起材料科学界的广泛关注。其原理是通过改变材料的外场环境,如磁场、电场或应力场,使材料的性质(结构、磁矩等)发生改变,从而产生各种热效应,即磁热效应、电热效应、机械热效应(弹热效应、压热效应)。研发具有高的热效应、宽的工作温度范围和性能稳定的室温固体制冷材料是提升固态制冷技术的关键。其中,利用形状记忆合金(SMAs)在单轴循环应力下诱发的弹热效应制冷是目前最有前景的固体制冷技术之一。弹热效应(Elastocaloric effect,eCE)是利用形状记忆合金马氏体相变过程中产生的潜热,在应力诱发马氏体相变和逆相变过程中,材料放出和吸收相变潜热,借助制冷循环装置即可实现固体制冷。在研究过程中,弹热制冷展现出很多优点,如大而可逆的绝热温变、简单的应力驱动方式、超宽的温度适用范围等。但现阶段发现的弹热材料也存在疲劳寿命短、滞后损耗大和应变分布不均匀等问题。2014年,美国能源部将弹热制冷列为17种替代气体压缩制冷的新技术之首,推荐为最有希望发展的固体制冷模式。近年来,科学家在室温附近诸多形状记忆合金的马氏体相变及其他材料的固态相变中测量出巨大的弹热效应,如Cu-Zn-Al、TiNi-(Cu)、Fe-Pd、Ni-Mn-Sn-(Cu)、Ni-Mn-In-Co等。衡量弹热效应大小的参数主要有绝热温变ΔTad和等温熵变ΔSiso,可以通过直接或间接的方法获得。利用形状记忆合金的应力-应变曲线和麦克斯韦方程可以计算材料的等温熵变ΔSiso,间接地表征弹热效应的大小。而鉴于弹热效应驱动方式简单,更简便的衡量方法是直接测量绝热温变ΔTad,即使用精密的测温设备测量材料�
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关键词
弹热效应
形状记忆合金
马氏体相变
超弹性
NI-TI合金
NI-MN-GA合金
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Keywords
elastocaloric effect(ece)
shape memory alloys(SMAs)
martensitic transformation
superelasticity
Ni-Ti alloy
Ni-Mn-Ga alloy
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分类号
TG135.2
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名NiTi基形状记忆合金弹热效应及其应用研究进展
被引量：6
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作者
朱雪洁
钟诗江
杨晓霞
张学习
钱明芳
耿林
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机构
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
山东大学材料科学与工程学院
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出处
《材料工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期1-13,共13页
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基金
国家自然科学基金项目(51701052)。
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文摘
NiTi合金作为性能最优异的形状记忆合金之一,已经广泛应用于航空航天、电子、建筑、生物医学等领域。近年来,NiTi基合金极佳的力学性能、巨大的弹热效应和良好的机械加工性使其在弹热制冷领域引起了广泛关注。然而,传统NiTi二元合金超弹性应力滞后大,超弹性和弹热效应循环稳定性差,达不到实际应用所需的长期服役要求。本文介绍了NiTi基合金的弹热效应研究进展,从掺杂合金元素、热机械处理、改变制备方法等角度综述了近几年NiTi基合金弹热效应改进优化的研究进展,同时本文也简要介绍了已经开发的基于NiTi基合金的弹热装置或原型机。但是目前NiTi基合金弹热材料的研究和原型机的开发仍处于实验阶段,实现其商业化应用需要进一步深入研究和优化,未来前者研究重点将集中在材料小型化、合金化或特殊处理及改变循环方式等方面,后者也将从提高热量传输效率、加强热量交换、减小摩擦等损耗、改进机械负载和循环模式等方面不断优化和完善。
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关键词
NiTi基合金
弹热效应
固体制冷
R相变
超弹性
循环稳定性
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Keywords
NiTi-based alloys
elastocaloric effect(ece)
solid-state refrigeration
R phase transition
superelasticity
cycling stability
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分类号
TG1396
[一般工业技术—材料科学与工程]
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