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揭開鎳鈦諾形狀記憶合金彈簧神秘的面紗
來源:卡塔羅   發布時間:2020/2/15 10:38:02   瀏覽次數:

記憶合金的來源與發展 - 源自航天科技的瑰寶、未來創新的無限潛能

現在我們常說的形狀記憶合金主要是指鎳鈦諾合金,即以金屬鎳和鈦為主要成分的合金。其實最早的形狀記憶合金是從1939年開始被研究和發展的,最初的成分是金和鎘,不過早期其形狀記憶效果非常有限,而且價格相當昂貴。鎳鈦諾合金被發現并投入前沿使用是得益于美國年輕的科學家威廉·比勒博士,1959年比勒博士在美國海軍的一個研究室,為北極星導彈研發一種新的頭錐,以抵御導彈重返大氣層時的高溫。他選擇了大約60種不同的合金材料進行相互搭配和測試,試圖找到最佳的成分配方。

記憶合金發現人記憶合金應用

一次實驗中意外發生了,一份加熱后的合金樣品失手掉落到了地上。但它并沒有發出金屬的脆響,而是只有如同濕面團掉到地上的噗噗聲,而當它自然冷卻后又恢復了金屬的音色。這一發現引起了比勒博士的重視并展開了研究,直到1961年他才對外公布了鎳鈦諾合金具有形狀記憶功能的相關發現。這一重大發現立即在全球科學界和軍方引起了極大的關注,紛紛加大了對相關領域的投入和研究。


隨著研究的不斷深入,科學家們逐漸認識到了鎳鈦諾合金通過成分和熱處理工藝的相應調整,可以呈現兩種不同的特殊性能:超強彈性態和形狀記憶態。其中:

a)超強彈性態:表現為遠高于其他金屬的屈服強度和抗疲勞性能,它在生活中最廣泛的例子就是鎳鈦諾合金的眼鏡架。無論人們這樣彎折、扭曲鎳鈦諾合金的眼鏡架都極難使其產生塑性變形,只要卸去外力鏡架立即恢復原狀,不會有任何損傷;

b)形狀記憶態:其中又分為單程形狀記憶和雙程形狀記憶等兩種特性。其中單程形狀記憶彈簧在初始溫度下是一種形狀,通過外力可以使其產生塑性變形,但如果環境溫度變化并達到了其轉變溫度,單程形狀記憶彈簧可以快速地恢復到原來的初始形狀。一般在市場上能夠采購到的也多為單程形狀記憶彈簧或彈片;而雙程形狀記憶彈簧的制造工藝就要復雜得多,它可以賦予彈簧2種不同的初始形狀和轉變溫度。隨著環境溫度在兩個轉變溫度之間交替變化,雙程形狀記憶彈簧可以不借助任何外力,在兩種初始形狀間快速切換并釋放力量。


基于雙程形狀記憶彈簧的特性,2012年通用汽車研發了通過吸收尾氣熱量產生動能,并將動能再傳化為電能的新技術。2019年卡塔羅彈簧通過與美國專業形狀記憶合金研究室合作,將美國的雙程形狀記憶合金材料及技術引入中國,除了用于開發記憶合金彈簧、醫療植入和介入器械;更將與中國的發電廠合作,研究利用雙程形狀記憶合金的熱/力轉化效應將傳統電廠的廢熱資源轉化為電能,實現發電熱效率1%-4%的提升!這將帶來驚人的經濟效益和環保助力!


雙程形狀記憶合金彈簧


歡迎點擊播放上面關于展示雙程形狀記憶合金彈簧形狀變化的小視頻,卡塔羅公司可以根據客戶需求定制開發兩段相變溫度介于+/-100℃的雙程形狀記憶合金彈簧。詳情請咨詢我們的客服人員。下面再給大家介紹一些形狀記憶合金的創新應用

形狀記憶合金的創新應用

溫控醫療導絲

心臟手術一直是外科手術中的皇冠,經驗豐富的主刀醫生用他們靈巧而沉穩的雙手將患者從死神手中奪回。不過面對錯綜復雜、分支交錯的心臟血管,主刀醫生需要花費很大精力和時間將傳統導絲送到需要的病灶;而最新的鎳鈦諾溫控醫療導絲依靠給導絲恰當的電流,產生溫度變化從而促使導絲頭部配合血管形狀,呈現不同的彎曲弧度,大大降低了導絲傳送的難度和風險。

 記憶合金彈簧
記憶合金彈簧 

“永不疲勞”彈簧

借助鎳鈦諾合金的超強彈性態特性,遠高于普通彈簧鋼屈服強度和抗疲勞特性的材料性能,我們可以在設計空間受限的條件下制造出理論上“永不疲勞”的彈簧,滿足過去看來完全不可能實現的極端長壽命。產品廣泛應用于:閥門控制、驅動器、汽車部件、空調設備和油氣行業的創新形應用。

零剛度、恒力彈簧

一般的螺旋彈簧都是有或大或小的剛度(彈性系數),即每發生單位長度的變形就產生對應的力值增加。如果一枚彈簧的剛度為1N/mm,那么將它每壓縮1毫米,就產生1牛頓的彈力,壓10毫米就是10牛頓。但對于一些特殊的應用場景來說,人們就需要零剛度的彈簧 - 即在其整個有效的變形行程之內只產生一個恒定的彈力。鎳鈦諾形狀記憶合金可以為您實現!

記憶合金彈簧 
記憶合金彈簧 

完美的溫控元件

鎳鈦諾形狀記憶合金是制作高性能溫控模組的核心零部件,不但可以在0.5秒以內快速響應溫度變化,而且可以根據客戶的要求,在+/-100℃的范圍內任意定義兩段溫差大于20℃的相變溫區。無需額外的控制電路和驅動機構,不懼工作環境下的氣液濕度和腐蝕,極其簡化的結構、極高的可靠性,只要您有需求,卡塔羅就可以幫您實現!

無排異的醫療器械

鎳鈦諾記憶合金材料自問世以來就以其良好的生物相容特性、機械性能和優良的射線顯影性能,被迅速推廣到了植入和介入類的醫療器械領域,各類醫療用鎳鈦諾記憶合金絲材、管材、片材和支架的使用,大大提高了手術的安全性和原有器材的使用壽命。

記憶合金彈簧 
記憶合金彈簧 

模塊化發電機

借助于鎳鈦諾記憶合金出色的熱/力轉化性能和液壓溫差發電技術,卡塔羅及其合作的美國研究機構可以為發電廠、煉鋼廠和垃圾焚燒廠等耗能大戶,提供成套的廢熱回收發電解決方案,實現發電熱效率1%-4%的提升!
隨著科學研究的深入,55-Nitinol, 60-Nitinol和65-Nitinol等不同的鎳鈦諾合金牌號被不斷研發出來;而這一領域將是一處極大豐富、有待發掘的珍貴寶藏。如果您有目前看似不可能的特殊彈性元件需求,歡迎您與卡塔羅一起探討,讓我們一起開拓這片科學的前沿領域。

選擇卡塔羅、信賴卡塔羅,讓卡塔羅成為您一站式的彈簧合作伙伴!






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