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形狀記憶合金材料增強金屬基復(fù)合材料

形狀記憶合金技術(shù)的靈感來自于聚合物愈合,最近包括在形狀記憶合金高熔點金屬基體中嵌入含有低熔點合金的空心增強體(微球、微管)。然而,金屬愈合劑的封裝使得微膠囊可以作為擴散屏障,并且界面應(yīng)該足夠脆弱,能夠在前進的裂縫中斷裂而不偏轉(zhuǎn)。在對中空纖維增強聚合物的研究中,也嘗試將含有低熔點愈合劑的中空微纖維集成到金屬系統(tǒng)中。這種嘗試的愈合是通過將銦作為愈合劑嵌入在高熔點焊料基體中的碳管中來實現(xiàn)的。當形狀記憶合金加熱超過銦的熔點時,一個宏觀的裂縫被導(dǎo)向向下的重力被修復(fù)。

電熱合金

對形狀記憶合金這種愈合方法進行了計算流體動力學(xué)研究,強調(diào)界面潤濕性和與重力相關(guān)的裂縫取向是影響愈合液流動的主要因素,更多的潤濕性系統(tǒng)和重力取向的裂縫更適合填充。在最早的一次試驗中,使用這種方法來修復(fù)錫和鎂基金屬材料。該方法涉及用形狀記憶合金(SMA)制成的金屬絲(如鎳鈦諾(NiTi))來增強合金基體。當加熱到臨界溫度以上時,SMA線有能力恢復(fù)其原始形狀。因此,當金屬基復(fù)合材料產(chǎn)生裂紋時,產(chǎn)生的塑性應(yīng)變拉伸了連接裂紋的SMA。當加熱溫度高于SMA的形狀轉(zhuǎn)變溫度時,鋼絲收縮回原來的形狀,對基體施加壓縮力并夾緊裂紋。這伴隨著基體合金中裂紋的焊接,裂紋設(shè)計成在愈合溫度下部分液化。

電熱合金

雖然金屬材料的自動自愈生產(chǎn)一直是許多研究的主題,并將在不久的將來繼續(xù)下去。它仍處于初級階段。迄今為止,自修復(fù)工程材料領(lǐng)域已經(jīng)由聚合物基物質(zhì)主導(dǎo)多年,只有一種途徑和機制,即封裝液體黏附路線。討論了工程自修復(fù)鈦合金的框架,并給出了一些實際例子,揭示了如何將自修復(fù)功能融入鈦合金中。盡管如此,該機制的功能可以歸結(jié)為將這些實驗室條件下的實驗方法轉(zhuǎn)化為商業(yè)上可用的材料和產(chǎn)品。盡管迄今為止在Ti和其他金屬方面所進行的研究相對有限,但所包含的信息不應(yīng)被認為是詳盡的,并應(yīng)開放以供進一步改進、修改和討論。有明顯的跡象表明,曾經(jīng)不可能的任務(wù),實現(xiàn)自動工程自修復(fù)金屬材料的服務(wù)將在不久的將來成為可能。


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