形状记忆合金阻尼材料

形状记忆合金阻尼材料

形状记忆合金(Shape Memory Alloy, SMA)是近些年发展起来的一种特殊功能材料。形状记忆是指具有初始形状的制品，在一次变形后，通过加热等手段进行处理，又能回复初始形状的现象。形状记忆材料可通过热、电、磁、光、化学或机械等外加刺激，触发其做出响应，从而改变材料的某些参数，如形状位置、应变、频率、摩擦和动态或静态特征等。由于形状记忆材料具有形状记忆效应、高回复形变良好的抗震性和适应性，以及易与其它材料结合形成复合材料等优异的性能，使其发展越来越受到人们的重视。这类合金还具有极高的阻尼特性，其比阻尼在层合复合材料中，总体能量耗散与子层板存储能量的比值特性可达40以上。此外，形状记忆合金的输出应变大、耐腐蚀性能稳定、复合性能好。

形状记忆合金的阻尼性能与振幅有关而与振动频率无关．即随应变量的增大而增大 ，直至达到某一峰值，出现阻尼饱和，随后随应变的增大而下降。此外，这类合金的阻尼性能对工作温度相当敏感。

形状记忆合金的阻尼机理如概述图所示：它描述了SMA的弹性应力一应变关系曲线。加载到A点后，SMA奥氏体由于应力诱发马氏体相变，开始产生非弹性应变，进入超弹性平台，当变形到C点时几乎变成完全的马氏体单晶。C点以后的变形是由马氏体的弹性变形引起的。卸载时，首先弹性回复到D点，然后通过马氏体逆相变回复到A点，最后通过奥氏体相的弹性应变回复为零。在一个加载循环中，SMA可以吸收相当多的能量。能量的大小与迟滞环的面积成正比。国内外得到广泛应用的形状记忆合金阻尼材料主要是以Mn—Cu系合金和Ti～Ni合金等为代表的。这类材料具有较高的阻尼本领，但由于它们多是有色金属，材料较昂贵。加工工艺也较复杂。鉴于我国军工高技术发展以及部分民用产品对超高内耗阻尼材料的紧急需求，今后的发展趋势将是原材料低廉的Mg基、Al基和Fe基合金材料逐步占主导地位。

泡沫金属材料是新近发展起来的一种新型高阻尼形状记忆合金，它既保留了金属具有一定强度的特性，同时也具有类似于泡沫塑料的高阻尼性能，其阻尼性能高出基体材料的5～10倍。

由于它具备多种优异的物理性能特别是阻尼性能，将在消声、减震和电磁屏蔽等一些高技术领域获得广泛应用。预计近期内泡沫金属材料在航空航天、电子通讯、机械制造、医疗卫生、军事、民用、日常用品等领域的应用将有较大的突破。

高聚物阻尼材料称高聚物吸振栩料。起到能把振动能吸i}片转换成}1.他形式的能最耗散.从而减小机械振动和降低噪首作用的高分子钊料。作为阳尼材料使用的多是一些就弹性良好的橡胶和}}3料‘同时具有弹性和私性。普遍使用的阻尼材料I:. }3}有J一摹像胶、聚氨酚橡胶和橡胶与塑料的共混体系。其中聚氨 }b橡胶具有较宽的适川温度和振动频率范围，抗蠕变能力也较好。橡胶与塑料的共混体系有利于调节阻尼材料的性能.适应多种使用条件。在实际使用‘}，阻尼材料需要同J卖他材料复合，一种是以高聚物为基体，加人适当的填料复合成型，在受到振动时，丰l于高聚物纂体与填料之ICI和聚合物分子之间发生摩擦，耗散振动能。达到减震日的_另一种是在刚性部件之间施加钻弹性高聚物阻尼涂料，在振动中刚性部件保证其强没.勃弹性高分子耗 散振动能量_2100433B

Cu-Zn-AI形状记忆合金是指一种含Zn18-37%(wt)，Al2%-8%(wt)，余者为铜的具有形状记忆效应(SME)和伪弹性(PE)的合金 。