[实用新型]形状记忆合金热力循环功能疲劳性能测试系统

说明书

本实用新型公开了形状记忆合金热力循环功能疲劳性能测试系统；包括样品支架、力学加载系统、温度控制系统和数据采集系统；力学加载系统的上下夹具夹持条状形状记忆合金样品两端，重物砝码和限位挡板分别对合金条施以拉、压应力加载。温度控制系统的柔性聚酰亚胺加热膜贴在合金条一侧，冷却风扇安置于样品背部，加热膜、冷却风扇的正负极分别通过时间继电器的加热、冷却端和直流稳压电源连接。本实用新型的测试系统不仅能对形状记忆合金样品在单一热循环载荷下的功能疲劳性能进行测试，而且能够结合不同的力学加载方式对样品进行相应的力学约束，从而实现复杂的热力循环加载，继而对形状记忆合金样品在热力循环载荷下的功能疲劳性能进行测试。

技术领域

本实用新型涉及形状记忆合金测试，特别是涉及金属智能材料在长期热力循环载荷下功能特性与显微组织演变测试，是一种定量评价形状记忆合金在长期热力循环服役过程中的工作稳定性、功能疲劳行为的测试系统。

背景技术

形状记忆合金是一种新型智能材料，具备形状记忆效应、超弹性以及阻尼效应等功能特性及优异的力学性能，因此被广泛应用于智能器件、微型驱动、阻尼减震和生物医疗等领域。通常，经过不同的“训练”工艺，形状记忆合金能在热驱动下发生特定的形状改变，如伸长、缩短、弯曲等，从而满足不同的应用场合。在形状记忆合金的长期服役过程中，往往会经历循环往复的热致马氏体相变，以及不同类型不同程度的应力诱发马氏体相变，长时间的热力循环过程将会导致功能特性的改变、退化甚至丧失，主要包括相变温度改变、可回复应变减小、相变滞后增大、相变临界应力减小、伪弹性或阻尼能力的损失等。以上功能疲劳现象的产生不仅会影响材料在功能执行层面的服役寿命，还会进一步造成材料显微组织的改变及结构的损伤甚至断裂，从而极大地降低了材料的使用寿命。目前，对于形状记忆合金功能疲劳层面的研究还相对较少，对于功能疲劳性能的评价手段也相对单一。为实现形状记忆合金在实际服役过程中的复杂工况下功能疲劳行为的评估，一种能在热力循环加载下，对形状记忆合金进行安全、可靠的功能疲劳测试的评价系统应运而生。

中国实用新型专利申请“一种形状记忆合金热机械疲劳实验装置”(公布号为CN105181734A)以及“形状记忆合金丝材用多功能测试仪”(公布号为CN 101122559A)，以上专利仅涉及热循环过程中测试样品的疲劳情况研究，并且加热手段为电流加热，对于电阻或者尺寸较大的样品，需要采取较大的电流进行加热，存在一定的安全隐患；同时，在加热过程中，由于样品夹持处的电阻较大，导致样品加热不均的现象；此外，电流本身对样品功能疲劳的影响难以独立评估，从而增加了实验的不确定性。“基于电-热耦合场的形状记忆合金材料功能疲劳性能测试系统”(公布号为CN206270163U)采用加热膜加热方式实现了对形状记忆合金样品快速稳定的加热，但该专利采用摄像法获取样品测试过程中的形状变化数据，会带来数据量过大，数据处理耗时的不足；“一种形状记忆合金热循环功能疲劳性能测试系统”(公布号为CN206563723U)采用位移传感器采集形状记忆合金样品在测试过程中的形状变化数据，但以上装置的无法对形状记忆合金样品同时施加力载荷，由于形状记忆合金在实际服役过程中都不可避免会受到外加力的作用，上述现有技术的加载测试方式与形状记忆合金实际服役过程所受载荷情况有所差别。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种形状记忆合金热力循环功能疲劳性能测试系统，可对形状记忆合金进行四种稳定的热力循环加载，并对形状记忆合金在长期循环过程中的位移和温度数据进行同步采集和存储，通过对实验数据的分析可定量评价形状记忆合金的功能疲劳性能。

本实用新型弥补现有技术空白，开发出一套能够稳定模拟形状记忆合金的热力循环过程的装置，对于循环过程的温度及变形量能够全面监测和记录，从而为后续功能疲劳行为的评价提供数据支撑，最终实现为形状记忆合金的成分及制备工艺的设计提供可靠的参考和依据。

为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

形状记忆合金热力循环功能疲劳性能测试系统，包括样品支架、力学加载系统、控温系统和数据采集系统；所述的样品支架为T型镂空铝合金支架；