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柱状晶Cu-Al-Mn形状记忆合金的阻尼性能研究开题报告

 2021-03-15 10:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

形状记忆合金是一种智能型功能材料,它集感知与驱动功能于一体,可以制成传感器、探测器、阻尼器件、能量转换器以及智能微型装置等,在电子通信、医疗卫生、机械制造、航空航天、能源化工、土木建筑以及日常生活等众多领域具有广泛的用途,特别是当做阻尼吸能方面的应用是近年来的热点。在目前已得到实际应用的三大形状记忆合金体系(ni-ti基、cu基和fe基合金)中,cu基形状记忆合金,由于具有价格低廉(不到ni-ti合金的1/10)、良好的导电和导热性能、相变温度可调范围广、工作温度较高等优点,已成为除ni-ti合金之外,较具应用前景的形状记忆合金。新型cu-al-mn形状记忆合金,由于其良好的热稳定性和优良的力学性能,近年来正受到越来越多研究者的关注,成为cu基形状记忆合金的一个研究热点。前期研究表明采用定向凝固方法制备了具有轴向强lt;001gt;织构和平直低能晶界特征的柱状晶cu-al-mn形状记忆合金,解决了普通多晶组织cu基形状记忆合金由于变形协调能力差,易发生晶间断裂而导致记忆性能差,限制了合金的广泛应用的问题。该合金的超弹性应变可达到10%以上,达到单晶合金水平,具有替代ni-ti合金的潜力。

前期对柱状晶cu-al-mn形状记忆合金的超弹性性能和疲劳性能提升机制进行了研究,也发现合金在超弹性拉伸循环过程中,具有很大的迟滞回线面积,由于迟滞回线面积的大小可以反应合金的能量耗散性能,即阻尼性能。使得合金在减振降噪领域可能具有应用前景,如在汽车工业、人体医学材料和高端减震装置等领域具有应用潜力,可用于吸波减振装置,如汽车减震器、防噪音装置等,还可用于军事领域,如航空航天材料、潜水艇螺旋桨等。另外合金还具有相对生产工艺简单、成本低廉,在要求反复使用频率不太高、条件不太苛刻情况下,其综合性能和性价比优越。

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2. 研究的基本内容与方案

根据本文的目的和意义,选择室温下具有良好的超弹性性能的cu-al-mn合金为主要研究对象,内容包括以下:

(1)以定向凝固技术制备的柱状晶cu-al-mn形状记忆合金为研究对象,合金成分为:al 17 ~ 20 at.%,mn 9 ~ 11 at.%,cu余量,并对合金的组织结构进行表征。 通过定向凝固技术制备出较好的柱状晶组织 cu--al-mn 形状记忆合金,对其晶粒组织、相组成、取向结构以及力学性能以及超弹性性能进行分析。

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3. 研究计划与安排

1.第1-2周查阅国内外文献并翻译英文文献,了解相应的形状记忆合金阻尼性能的相关知识,了解阻尼性能测试的相关实验分析方法,完成开题报告;

2.第3-4周学习与研究内容相关的理论知识和试验方法,开始进行理论分析和实验设计;

3.第5-9周完成阻尼性能实验分析相关内容;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] koeda n, omori t, sutou y, et al. damping properties of ductile cu-al-mn-based shape memory alloys[j]. materials transactions, 2005,46(1):118-122.

[2] liu j, huang h, xie j. the roles of grain orientation and grain boundary characteristics in the enhanced superelasticity of cu71.8al17.8mn10.4 shape memory alloys[j]. materials amp; design, 2014,64:427-433.

[3] 郑成琪, 程晓农. cualmn形状记忆合金的高阻尼特性[j]. 中国有色金属学报, 2004(02):194- 198.

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