形狀記憶合金阻尼材料

形狀記憶合金阻尼材料

形狀記憶合金(Shape Memory Alloy, SMA)是近些年發(fā)展起來的一種特殊功能材料。形狀記憶是指具有初始形狀的制品，在一次變形后，通過加熱等手段進行處理，又能回復初始形狀的現(xiàn)象。形狀記憶材料可通過熱、電、磁、光、化學或機械等外加刺激，觸發(fā)其做出響應，從而改變材料的某些參數(shù)，如形狀位置、應變、頻率、摩擦和動態(tài)或靜態(tài)特征等。由于形狀記憶材料具有形狀記憶效應、高回復形變良好的抗震性和適應性，以及易與其它材料結(jié)合形成復合材料等優(yōu)異的性能，使其發(fā)展越來越受到人們的重視。這類合金還具有極高的阻尼特性，其比阻尼在層合復合材料中，總體能量耗散與子層板存儲能量的比值特性可達40以上。此外，形狀記憶合金的輸出應變大、耐腐蝕性能穩(wěn)定、復合性能好。

形狀記憶合金的阻尼性能與振幅有關而與振動頻率無關．即隨應變量的增大而增大 ，直至達到某一峰值，出現(xiàn)阻尼飽和，隨后隨應變的增大而下降。此外，這類合金的阻尼性能對工作溫度相當敏感。

形狀記憶合金的阻尼機理如概述圖所示：它描述了SMA的彈性應力一應變關系曲線。加載到A點后，SMA奧氏體由于應力誘發(fā)馬氏體相變，開始產(chǎn)生非彈性應變，進入超彈性平臺，當變形到C點時幾乎變成完全的馬氏體單晶。C點以后的變形是由馬氏體的彈性變形引起的。卸載時，首先彈性回復到D點，然后通過馬氏體逆相變回復到A點，最后通過奧氏體相的彈性應變回復為零。在一個加載循環(huán)中，SMA可以吸收相當多的能量。能量的大小與遲滯環(huán)的面積成正比。國內(nèi)外得到廣泛應用的形狀記憶合金阻尼材料主要是以Mn—Cu系合金和Ti～Ni合金等為代表的。這類材料具有較高的阻尼本領，但由于它們多是有色金屬，材料較昂貴。加工工藝也較復雜。鑒于我國軍工高技術發(fā)展以及部分民用產(chǎn)品對超高內(nèi)耗阻尼材料的緊急需求，今后的發(fā)展趨勢將是原材料低廉的Mg基、Al基和Fe基合金材料逐步占主導地位。

泡沫金屬材料是新近發(fā)展起來的一種新型高阻尼形狀記憶合金，它既保留了金屬具有一定強度的特性，同時也具有類似于泡沫塑料的高阻尼性能，其阻尼性能高出基體材料的5～10倍。

由于它具備多種優(yōu)異的物理性能特別是阻尼性能，將在消聲、減震和電磁屏蔽等一些高技術領域獲得廣泛應用。預計近期內(nèi)泡沫金屬材料在航空航天、電子通訊、機械制造、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事、民用、日常用品等領域的應用將有較大的突破。

高聚物阻尼材料稱高聚物吸振栩料。起到能把振動能吸i}片轉(zhuǎn)換成}1.他形式的能最耗散.從而減小機械振動和降低噪首作用的高分子釗料。作為陽尼材料使用的多是一些就彈性良好的橡膠和}}3料‘同時具有彈性和私性。普遍使用的阻尼材料I:. }3}有J一摹像膠、聚氨酚橡膠和橡膠與塑料的共混體系。其中聚氨 }b橡膠具有較寬的適川溫度和振動頻率范圍，抗蠕變能力也較好。橡膠與塑料的共混體系有利于調(diào)節(jié)阻尼材料的性能.適應多種使用條件。在實際使用‘}，阻尼材料需要同J賣他材料復合，一種是以高聚物為基體，加人適當?shù)奶盍蠌秃铣尚?，在受到振動時，豐l于高聚物纂體與填料之ICI和聚合物分子之間發(fā)生摩擦，耗散振動能。達到減震日的_另一種是在剛性部件之間施加鉆彈性高聚物阻尼涂料，在振動中剛性部件保證其強沒.勃彈性高分子耗 散振動能量_2100433B

Cu-Zn-AI形狀記憶合金是指一種含Zn18-37%(wt)，Al2%-8%(wt)，余者為銅的具有形狀記憶效應(SME)和偽彈性(PE)的合金 。