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揭开镍钛诺形状记忆合金弹簧神秘的面纱
来源:卡塔罗   发布时间:2020/2/15 10:38:02   浏览次数:

记忆合金的来源与发展 - 源自航天科技的瑰宝、未来创新的无限潜能

现在我们常说的形状记忆合金主要是指镍钛诺合金,即以金属镍和钛为主要成分的合金。其实最早的形状记忆合金是从1939年开始被研究和发展的,最初的成分是金和镉,不过早期其形状记忆效果非常有限,而且价格相当昂贵。镍钛诺合金被发现并投入前沿使用是得益于美国年轻的科学家威廉·比勒博士,1959年比勒博士在美国海军的一个研究室,为北极星导弹研发一种新的头锥,以抵御导弹重返大气层时的高温。他选择了大约60种不同的合金材料进行相互搭配和测试,试图找到最佳的成分配方。

记忆合金发现人记忆合金应用

一次实验中意外发生了,一份加热后的合金样品失手掉落到了地上。但它并没有发出金属的脆响,而是只有如同湿面团掉到地上的噗噗声,而当它自然冷却后又恢复了金属的音色。这一发现引起了比勒博士的重视并展开了研究,直到1961年他才对外公布了镍钛诺合金具有形状记忆功能的相关发现。这一重大发现立即在全球科学界和军方引起了极大的关注,纷纷加大了对相关领域的投入和研究。


随着研究的不断深入,科学家们逐渐认识到了镍钛诺合金通过成分和热处理工艺的相应调整,可以呈现两种不同的特殊性能:超强弹性态和形状记忆态。其中:

a)超强弹性态:表现为远高于其他金属的屈服强度和抗疲劳性能,它在生活中最广泛的例子就是镍钛诺合金的眼镜架。无论人们这样弯折、扭曲镍钛诺合金的眼镜架都极难使其产生塑性变形,只要卸去外力镜架立即恢复原状,不会有任何损伤;

b)形状记忆态:其中又分为单程形状记忆和双程形状记忆等两种特性。其中单程形状记忆弹簧在初始温度下是一种形状,通过外力可以使其产生塑性变形,但如果环境温度变化并达到了其转变温度,单程形状记忆弹簧可以快速地恢复到原来的初始形状。一般在市场上能够采购到的也多为单程形状记忆弹簧或弹片;而双程形状记忆弹簧的制造工艺就要复杂得多,它可以赋予弹簧2种不同的初始形状和转变温度。随着环境温度在两个转变温度之间交替变化,双程形状记忆弹簧可以不借助任何外力,在两种初始形状间快速切换并释放力量。


基于双程形状记忆弹簧的特性,2012年通用汽车研发了通过吸收尾气热量产生动能,并将动能再传化为电能的新技术。2019年卡塔罗弹簧通过与美国专业形状记忆合金研究室合作,将美国的双程形状记忆合金材料及技术引入中国,除了用于开发记忆合金弹簧、医疗植入和介入器械;更将与中国的发电厂合作,研究利用双程形状记忆合金的热/力转化效应将传统电厂的废热资源转化为电能,实现发电热效率1%-4%的提升!这将带来惊人的经济效益和环保助力!


双程形状记忆合金弹簧


欢迎点击播放上面关于展示双程形状记忆合金弹簧形状变化的小视频,卡塔罗公司可以根据客户需求定制开发两段相变温度介于+/-100℃的双程形状记忆合金弹簧。详情请咨询我们的客服人员。下面再给大家介绍一些形状记忆合金的创新应用

形状记忆合金的创新应用

温控医疗导丝

心脏手术一直是外科手术中的皇冠,经验丰富的主刀医生用他们灵巧而沉稳的双手将患者从死神手中夺回。不过面对错综复杂、分支交错的心脏血管,主刀医生需要花费很大精力和时间将传统导丝送到需要的病灶;而最新的镍钛诺温控医疗导丝依靠给导丝恰当的电流,产生温度变化从而促使导丝头部配合血管形状,呈现不同的弯曲弧度,大大降低了导丝传送的难度和风险。

 记忆合金弹簧
记忆合金弹簧 

“永不疲劳”弹簧

借助镍钛诺合金的超强弹性态特性,远高于普通弹簧钢屈服强度和抗疲劳特性的材料性能,我们可以在设计空间受限的条件下制造出理论上“永不疲劳”的弹簧,满足过去看来完全不可能实现的极端长寿命。产品广泛应用于:阀门控制、驱动器、汽车部件、空调设备和油气行业的创新形应用。

零刚度、恒力弹簧

一般的螺旋弹簧都是有或大或小的刚度(弹性系数),即每发生单位长度的变形就产生对应的力值增加。如果一枚弹簧的刚度为1N/mm,那么将它每压缩1毫米,就产生1牛顿的弹力,压10毫米就是10牛顿。但对于一些特殊的应用场景来说,人们就需要零刚度的弹簧 - 即在其整个有效的变形行程之内只产生一个恒定的弹力。镍钛诺形状记忆合金可以为您实现!

记忆合金弹簧 
记忆合金弹簧 

完美的温控元件

镍钛诺形状记忆合金是制作高性能温控模组的核心零部件,不但可以在0.5秒以内快速响应温度变化,而且可以根据客户的要求,在+/-100℃的范围内任意定义两段温差大于20℃的相变温区。无需额外的控制电路和驱动机构,不惧工作环境下的气液湿度和腐蚀,极其简化的结构、极高的可靠性,只要您有需求,卡塔罗就可以帮您实现!

无排异的医疗器械

镍钛诺记忆合金材料自问世以来就以其良好的生物相容特性、机械性能和优良的射线显影性能,被迅速推广到了植入和介入类的医疗器械领域,各类医疗用镍钛诺记忆合金丝材、管材、片材和支架的使用,大大提高了手术的安全性和原有器材的使用寿命。

记忆合金弹簧 
记忆合金弹簧 

模块化发电机

借助于镍钛诺记忆合金出色的热/力转化性能和液压温差发电技术,卡塔罗及其合作的美国研究机构可以为发电厂、炼钢厂和垃圾焚烧厂等耗能大户,提供成套的废热回收发电解决方案,实现发电热效率1%-4%的提升!
随着科学研究的深入,55-Nitinol, 60-Nitinol和65-Nitinol等不同的镍钛诺合金牌号被不断研发出来;而这一领域将是一处极大丰富、有待发掘的珍贵宝藏。如果您有目前看似不可能的特殊弹性元件需求,欢迎您与卡塔罗一起探讨,让我们一起开拓这片科学的前沿领域。

选择卡塔罗、信赖卡塔罗,让卡塔罗成为您一站式的弹簧合作伙伴!






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