ni-ti形状记忆合金纤维相变的电阻特性研究

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1、Ni-Ti形状记忆合金纤维相变的电阻特性研究徐磊王瑞张淑洁(天津工业大学纺织学院，天津300160)摘要相变温度是决定形状记忆合金纤维的加工与使用的重要性能参数。以Ni-Ti合金纤维为例，为研究其相变过程中温度与电阻之间的关系，基于纤维内部马氏体生长模型和电阻的混合定律，建立了Ni-Ti合金的电阻特性模型，研究了自由状态下Ni-Ti纤维电阻率与温度之间的关系。在实验过程中，设计电阻法温度测量装置及信号采集系统，对自由状态下的Ni-Ti纤维进行测试，通过对纤维电阻率-温度曲线求导，寻找纤维电阻率-温度曲线上的拐点，测得Ni元素质量分数为60.45%的Ni-Ti纤维试样的四个相变温度分别为

2、Ms=34.4℃，Mf=25.6℃，As=39.4℃，Af=51.1℃，结果表明：相变温度可通过电阻率-温度导函数准确标定；与常规的DSC法测试相比，测试纤维电阻更容易消除马氏体相变过程中中间相的干扰，因此能够准确地探测Ni-Ti合金纤维的相变，并标定其相变温度。关键词Ni-Ti形状记忆合金；纤维；相变；电阻特性；信号采集中图分类号：TP242文献标志码ElectricalResistancePropertiesOfNi-TiShapeMemoryAlloyFiberInPhaseTransformationXULei,WANGRui,ZHANGShujie(SchoolofTexti

3、les,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300160,China)AbstractPhasetransitiontemperaturesarethekeyparametersthatdecidetheprocessingandoperatingtemperatures.Inthispaper,thephasetransformationofNi-Tishapememoryalloyfiberwasadoptedastheresearchobject.Anconstitutiverelationshipbetweentheresistivityan

4、dtemperaturewasderivedbylogistic’smartensitevolumegrowthmodelandmixingrule.TheelectricalresistencepropertyofaNi-Tifiberunderfreestatewasdescribed.Intheexperimentprocess,asignalacquisitionsystemisestablishedtomeasuretheresistanceandtemperatureoftheNi-Tifiber.Bythederivationofresistance-temperatur

5、ecurvesandthemarkoftheinflectionpointsintheresistance-temperaturecurve,themeasuredphasetransitiontemperaturesofthefibersamplewithNimassfractionof60.45%areMs=34.4℃,Mf=25.6℃,As=39.4℃andAf=51.1℃,respectively.Theresultshowsthatthephasetransitiontemperaturescanbesignficantlyidentifiedinthederivativec

6、urveofresistivity–temperature.ComparewiththeDSCtestingmethod,theelectricalresistancemethodiseasiertoeliminatetheinterferencephaseinthemartensitetransformation,thuscandetectthefiberphasetransformationandidentifythephasetransformationtemperaturesmoreaccurately.KeywordsNi-Tishapememoryalloyalloy;Fi

7、ber;Phasetransformation;ElectricalresistancepropertySignalprocessing形状记忆合金(SMA)是一种特殊功能材料。目前已发现几十种合金材料具有形状记忆特性[1]，纺织品领域研究应用最多的是Ni-Ti合金，因其可以加工成直径为0.07~0.2mm的均匀细丝，作为纺织原料加工或植入织物组织，实现形状控制功能[2-4]。由于Ni-Ti合金纤维具有良好的形状记忆特性和生物相容性，医学上已用