磁控形状记忆合金磁力性能及作动器原理
磁控形状记忆合金（Magnetic Shape Memory Alloy）在磁场作用下所表现出的低能量诱发相变、大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制的特性，使之有可能成为土木工程结构振动控制理想的驱动与传感材料。针对这一问题，论文通过描述MSMA材料的变形机制，以及磁场、应变、应力之间的函数关系，分析了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制应用中需要解决的问题，提出了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制领域中应用前景。
标签：磁控形状记忆合金；磁力性能；振动控制；本构关系
1.MSMA变形机理
磁控形状记忆合金既有传统记忆合金特有的热弹性马氏体相变，也有铁磁相和顺磁相之间的居里转变。磁控形状记忆合金的磁致应变可以通过两种方法获得[1]，一种是由磁场诱发从母相到马氏体的相变（类似于应力诱发马氏体相变），这种情况一般需要非常大的磁场，例如需要1.29T的磁场才能诱发合金的马氏体相变；另外一种是铁磁控马氏体在磁场作用下的孪晶变体再取向（类似于应力促使马氏体孪晶再取向，与传统的磁致伸缩机制无关），这种情况需要的磁场比前者小得多，而且可以得到较大的应变量，例如在300K时，诱发Ni48.8Mn29.7Ga21.5合金马氏体变体再取向得到9.5%的磁致应变，只需0.13T 的磁场。所以有关铁磁形状记忆合金的研究大多采用第二种机制，可以利用较小的磁场获得较大的应变。
在高对称性母相中，马氏体成核所产生的应变主要是通过滑移或者变形孪晶变体界面的移动来消除（可以大大降低马氏体与周围区域的应变能）。在有序合金中，与滑移变形相比，孪晶界面的移动不需破坏原子键，需要的能量较低，因此，孪晶界面的移动要比滑移更容易发生。孪晶界面移动实现的孪晶变体的择优取向将产生较大的宏观应变。
磁控形状记忆效应的必要条件是马氏体的各向异性能大于孪晶界移动所需的能量，而且易磁化方向在孪晶界两边不同，在这种情况下施加磁场将在孪晶界两边产生Zeemna能的
差异，这个能量差异对孪晶界施加压力，因
而易磁化方向与外磁场方向相同的孪晶单变体将长大，磁场诱发孪晶界移动的结果是产生一个大的应变，这效应完全发生在磁控形状记忆合金的马氏体。
磁控形状记忆合金的形状记忆效应不是通过温度的改变而是通过磁场变换达到的，也就是说，在磁场作用下发生磁诱发相变，这个动作是瞬时进行的。所以，磁控形状记忆合金不仅具有普通形状记忆合金应变、应力大的优点，而且具有反应迅速、响应频率高的优点，可以应用于各种混合系统、定位系统、减震器、
二、文献综述 1.磁性形状记忆合金 磁性形状记忆合金是既受温度控制的热弹性记忆效应，同时也具有受磁场控制的磁性形状记忆效应。磁性形状记忆合金具有很多优良的性能，如：高响应频率、大输出应力，磁致伸缩应变大等1，所以是一种理想的驱动和传感材料。 3. Heusler合金及其结构 Heusler合金是在研究MSMA中研究最多的一种合金，也是现在备受关注的一类功能材料，具有独特的磁性、半金属性、磁性形状记忆效应，有着广泛的应用前景。Heusler合金是1903年，德国人F.Heusler第一次报道两种金属间化合物的磁性，这两种化合物是Cu2MnAl 和Cu2MnSn。随后，英国人P. Webster 发表了一篇关于高有序度合金(Heusler 合金)的文章10 Heusler合金是一种金属间化合物，通常具有L21性结构，化学分子式为X2YZ，Z则是周期表右边B类IV族，及其两边的III 族和V族的元素。X、Y 可以是元素周期表中钪、钛、矾、铬、锰、铁、钴、镍、铜等3d 元素以及排列在它们所在列中下面的扩展的过渡族元素，共有约30个。 Heusler 合金可以看成由四个面心立方结构的亚晶格沿对角线四分之一相互交叉而成。X 和Y原子占据（A，C）以及B位，Z原子占据D位。其中ABCD的坐标分别为A (0, 0, 0), B ( 1/4,1/41/4 , ), C ( 1/2,1/2 1/2, ) 和D (3/4 3/4,3/4 , ) 图1.Heusler 合金晶体结构示意图 1.2 Heusler合金的结构和开发潜力 Heusler型合金是一种高度有序的金属间化合物，具有立方L21结构，空间
磁力搅拌器利用了磁场和漩涡的原理，将沉入搅拌子的待搅拌液体之容器放置于磁力搅拌器的底座上，当磁力搅拌器通电后，底座附近产生一个旋转的磁场带动搅拌子成圆周循环运动，进而在容器液体内形成一个漩涡，从而达到搅拌液体的目的。目前实验室中使用的搅拌器主要有两种：电动搅拌器与磁力搅拌器，其中，磁力搅拌器适用于粘稠度不大的液体或者固液混合物。相比较于电动搅拌器， 磁力驱动搅拌技术是我公司在磁力耦合器的基础上，经过技术革新，成功将其运用于化工搅拌反应釜转轴的驱动上它以静密封代替了动密封，彻底解决了机械密封和填料密封难以解决的密封失效和泄漏污染问题。因而能实现高温、高压、高真空度、高转数下进行的各种易燃、易爆以及有毒介质的化学反应，特别适于制药、染料、精细化工以及微生物工程等行业进行试验和生产。 工作原理： 磁力搅拌器的工作原理遵循磁的库仑定律，即两个相隔一定距离的磁体，由于磁场感应效应，它们不需要任何传统机械构件，通过磁体的耦合力，就能把功率从一个磁体传递到另外一个磁体，构成一个非接触传递扭矩机构。工作时通过电机(或电机减速机)带动外部永久磁体进行转动，同时耦合驱动封闭在隔离套内的另一组永久磁体及转子作同步旋转，从而无接触、无摩擦地将外部动力传送到内部转子，并通过联轴器与下轴及搅拌桨联成一体，实现搅拌的目的。磁力搅拌器内的压力是由耐压可靠且静止的隔离套来承受，隔离套与釜体构成一个封闭密封腔，使釜内介质处于完全封闭状态，因而可实现静密封、耐高压、无泄漏的目的。 磁力搅拌器的出现是对传统反应釜的搅拌机构的一次重大变革与创新：釜内的转轴不再与电机出轴直接联结传动，废除了传统搅拌轴必需的填料密封或机械轴封装置。解决了长期令国内外专家困惑的反应釜轴封失效和泄漏问题。由于取消了密封用压紧填料，可减少搅拌功率损耗约20％左右。比传统搅拌转速提高2—6倍，缩短搅拌时间，强化反应过程，提高设备生产能力。设备运转平稳，振动小，噪声低。因此，磁力搅拌器更适合于各种极毒、易燃、易爆以及其它渗透力强的化工工艺过程；石油化工、有机合成制药、食品等工艺中。在进行硫化、氟化、氢化、氧化等反应时，更能显示出它独特的优势。 磁力搅拌器与普通搅拌器的区别 点击次数：169 发布时间：2010-11-30 磁力搅拌器是由微电机带动高温强力磁铁产生旋转磁场来驱动容器内的搅拌子转动，以达到对溶液进行加热，从而使溶液在设定的温度中得到充分的混合反应，故广泛应用于生物、医药、化学、化工等领域．搅拌的作用，是使反应物混合均匀，使温度均匀；在一个密闭的容器中加热，需要防止暴沸，例如在蒸馏过程中，可以加入沸石，也可以用磁力搅拌器；加快反应速度，
磁控形状记忆合金磁力性能及作动器原理 磁控形状记忆合金（Magnetic Shape Memory Alloy）在磁场作用下所表现出的低能量诱发相变、大恢复应变、大输出应力、高响应频率和可精确控制的特性，使之有可能成为土木工程结构振动控制理想的驱动与传感材料。针对这一问题，论文通过描述MSMA材料的变形机制，以及磁场、应变、应力之间的函数关系，分析了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制应用中需要解决的问题，提出了磁控形状记忆合金在工程结构振动控制领域中应用前景。 标签：磁控形状记忆合金；磁力性能；振动控制；本构关系 1.MSMA变形机理 磁控形状记忆合金既有传统记忆合金特有的热弹性马氏体相变，也有铁磁相和顺磁相之间的居里转变。磁控形状记忆合金的磁致应变可以通过两种方法获得[1]，一种是由磁场诱发从母相到马氏体的相变（类似于应力诱发马氏体相变），这种情况一般需要非常大的磁场，例如需要1.29T的磁场才能诱发合金的马氏体相变；另外一种是铁磁控马氏体在磁场作用下的孪晶变体再取向（类似于应力促使马氏体孪晶再取向，与传统的磁致伸缩机制无关），这种情况需要的磁场比前者小得多，而且可以得到较大的应变量，例如在300K时，诱发Ni48.8Mn29.7Ga21.5合金马氏体变体再取向得到9.5%的磁致应变，只需0.13T 的磁场。所以有关铁磁形状记忆合金的研究大多采用第二种机制，可以利用较小的磁场获得较大的应变。 在高对称性母相中，马氏体成核所产生的应变主要是通过滑移或者变形孪晶变体界面的移动来消除（可以大大降低马氏体与周围区域的应变能）。在有序合金中，与滑移变形相比，孪晶界面的移动不需破坏原子键，需要的能量较低，因此，孪晶界面的移动要比滑移更容易发生。孪晶界面移动实现的孪晶变体的择优取向将产生较大的宏观应变。 磁控形状记忆效应的必要条件是马氏体的各向异性能大于孪晶界移动所需的能量，而且易磁化方向在孪晶界两边不同，在这种情况下施加磁场将在孪晶界两边产生Zeemna能的 差异，这个能量差异对孪晶界施加压力，因 而易磁化方向与外磁场方向相同的孪晶单变体将长大，磁场诱发孪晶界移动的结果是产生一个大的应变，这效应完全发生在磁控形状记忆合金的马氏体。 磁控形状记忆合金的形状记忆效应不是通过温度的改变而是通过磁场变换达到的，也就是说，在磁场作用下发生磁诱发相变，这个动作是瞬时进行的。所以，磁控形状记忆合金不仅具有普通形状记忆合金应变、应力大的优点，而且具有反应迅速、响应频率高的优点，可以应用于各种混合系统、定位系统、减震器、
Guide operators to deal with the process of things, and require them to be familiar with the details of safety technology and be able to complete things after special training.双头磁力搅拌器安全操作 规程正式版
双头磁力搅拌器安全操作规程正式版 下载提示：此操作规程资料适用于指导操作人员处理某件事情的流程和主要的行动方向，并要求参加 施工的人员，熟知本工种的安全技术细节和经过专门训练，合格的情况下完成列表中的每个操作事 项。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1首先检查随机配件是否齐全。 2把所需搅拌的烧杯放在搅拌器工作台中心，加入溶液把搅拌子放在烧杯溶液中。 3先插上仪器接插的电源插头和温控探头，再接通电源打开电源开关，指示灯亮即开始工作。 4需作加热搅拌时，只要打开加热开关即可；A型为数显温控：只需在智能温控仪上选择温度即可，不搅拌时不能加热，调速有慢有快（不允许快档启动，以免搅拌子跳动），不工作时应切断电源。
5确保安全，使用时接上地线，仪器应保持清洁干燥，严禁溶液进入机内，以免损坏机件。 6注意事项 6.1搅拌时发现搅拌子跳动或不搅拌时，请切断电源检查一下烧杯是否平，位置是否正，同时请测一下，现用电压是否在220V±10V之间，否则将会出现以上情况。 6.2加热时间一般不宜过长（加热功能只作为辅助功能），间歇使用才能延长仪器的使用寿命。 6.3中低速运转可连续工作8小时，高速不超过4小时。 ——此位置可填写公司或团队名字——
?形状记忆效应：具有一定形状的固体材料(通常是具有热弹性马氏体相变的材料)，在某一温度下(处于马氏体状态M f 进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度(通常是该材料马氏体完全消失温度A f )上时，材料恢复到变形前的初板条马氏体 钢的淬火 5
?Monoclinic Crystal Structure Twinned Martensite 自协作马氏体Detwinned Martensite 非自协作马氏体 8 发生塑性变形后，经加热到 某一温度后能够恢复变形， 马氏体在外力下变形成某一 特定形状，加热时已发生形 变的马氏体会回到原来奥氏 形状记忆效应过 程的示意图 马氏体相变热力学 相变产生，M相的化学自由能必须 ，不过冷到适当低于T0(A相和M相化学自由 的温度，相变不能进行， 必须过热到适当高于T0的温度，相变才 马氏体相和母相化学自 11 马氏体相变热力学 低于M s 温度下，马氏体形成以后，界面上的弹性变形随着马氏体的长大而增加； 当表面能、弹性变形能及共格界面能等能量消耗的增加与变化学自由能的减少相等时，马氏体和母相间达到热弹性平衡状态，马氏体停止长大。 CuAlNi合金加热过程中热弹性马氏体相变(马氏体缩小)温度继续下降，马氏体相变驱动力增加，马氏体又继续长大，也可能出现新的马氏体生长。 温度升高，相变驱动力减小，马氏体出现收缩。 CuAlNi合金加热过程中热弹性马氏体相变(马氏体缩小)
16伪弹性应力应变示意图 17f (a) Shape Memory Effect (b) Superelasticity
[100][111] 冷却 形状记忆效应的三种形式 (a)单程(b)双程(c)全程 22 （a）马氏体状态下未变形 （b）马氏体状态下已变形 ）放入热水中，高温下恢复奥氏体状态，形状完全恢复 单程TiNi记忆合金弹簧的动作变化情况 24
The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 双头磁力搅拌器安全操作规程 (2021年)
双头磁力搅拌器安全操作规程(2021年)导语：建立和健全我们的现代企业制度，是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提，是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档（使用前请详细阅读条款）。 1首先检查随机配件是否齐全。 2把所需搅拌的烧杯放在搅拌器工作台中心，加入溶液把搅拌子放在烧杯溶液中。 3先插上仪器接插的电源插头和温控探头，再接通电源打开电源开关，指示灯亮即开始工作。 4需作加热搅拌时，只要打开加热开关即可；A型为数显温控：只需在智能温控仪上选择温度即可，不搅拌时不能加热，调速有慢有快（不允许快档启动，以免搅拌子跳动），不工作时应切断电源。 5确保安全，使用时接上地线，仪器应保持清洁干燥，严禁溶液进入机内，以免损坏机件。 6注意事项 6.1搅拌时发现搅拌子跳动或不搅拌时，请切断电源检查一下烧杯是否平，位置是否正，同时请测一下，现用电压是否在220V±10V之间，否则将会出现以上情况。
6.2加热时间一般不宜过长（加热功能只作为辅助功能），间歇使用才能延长仪器的使用寿命。 6.3中低速运转可连续工作8小时，高速不超过4小时。 XX设计有限公司 Your Name Design Co., Ltd.
目录 第一章绪论 (1) 1.1 Heusler合金 (1) 1.1.1 Heusler合金研究背景 (1) 1.1.2 Heusler合金的晶体结构 (2) 1.2 铁磁性形状记忆合金 (3) 1.3 半金属材料 (4) 1.4 本课题研究的意义、目的及内容 (5) 第二章理论与实验方法 (7) 2.1 理论计算方法 (7) 2.2 样品制备与热处理 (8) 2.2.1 电弧熔炼制备多晶块体材料 (8) 2.2.2 球磨样品制备 (8) 2.2.3 多晶甩带样品的制备 (8) 2.2.4 样品的热处理 (8) 2.3 样品的测量原理和方法 (9) 2.3.1 X射线衍射(XRD) (9) 2.3.2 差热分析仪(DTA) (9) 2.4 本章小结 (9) 第三章Mn2基Heusler合金Mn2NiZ (Z = As, Sb, Bi)的电子结构与磁性研究 (11) 3.1 引言 (11) 3.2 计算方法 (11) 3.3 结果和讨论 (12) 3.4 本章小结 (16) 第四章Mn2RuSn的原子占位与电子结构研究和马氏体相变预测 (17) 4.1 引言 (17) 4.2 计算方法 (17) 4.3 结果和讨论 (18) 4.4 本章小结 (23) 第五章Heusler合金Mn2RuZ (Z = Al, Ga, In, Ge, Sn, Sb)的电子结构与半金属性研究 .25 5.1 引言 (25) V
5.2 计算方法 (25) 5.3 结果和讨论 (25) 5.4 本章小结 (31) 第六章高能球磨法制备铁磁性形状记忆合金的探索 (33) 6.1 引言 (33) 6.2 实验与计算方法 (33) 6.3 结果和讨论 (34) 6.4 本章小结 (41) 第七章结论 (43) 参考文献 (45) 攻读学位期间所取得的相关科研成果 (49) 致谢 (51) VI
形状记忆合金及应用 XXX （化学化工学院材料化学材料化学1001） 摘要形状记忆效应自20世纪30年代报道以来逐步得到人们的重视并加以应用，本文扼要地叙述了形状记忆合金及其机理以及在一些领域的应用。 关键词形状记忆合金原理应用 Abstract The shape memory effect since the 1930s reported gradually get people's attention and application, this paper briefly describes the application of shape memory alloy and its mechanism, and in some areas. Key words Shape memory alloys Principle Application 1.引言 形状记忆合金( Shape Memory Alloy, 简称SMA) 是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后, 通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金是一类具有形状记忆性能的合金, 其主要特征是具有形状记忆效应（SME）[1]。研究表明, 很多合金材料都具有SME, 但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的, 才具有利用价值。到目前为止, 应用得最多的是Ni-Ti合金和铜基合金( CuZnAl 和CuAlNi) 。 2.SMA 2.1 发现历史 形状记忆效应是张禄经和Read在1951年在AuCd合金中最早观察到的[2], 直到1963年Buehler的课题组在Ni-Ti合金中发现了类似的形状记忆效应之后[3],才真正引起很多科学家的重视。 2.2 晶体学特性 SME 的本质是合金中的热弹性马氏体相变[4]。马氏体相变发生的能量条件是马氏体的化学自由能必须比母相的低。也就是说,只有当母相过冷到马氏体相与母相化学自由能平衡温度T0以下适当温度Ms 时,马氏体将长大,直到热化学自由能和弹性非化学自由能两者之差最小时,马氏体的生长过程才告结束。同样,只有当马氏体过热到T0以上温度As 时, 在相变驱动力作用下, 马氏体缩小的逆转变过程才能开始。这种马氏体的长大或缩小受热效应和弹性效应两因素平衡条件的制约的相变称为“热弹性马氏体相变”。相变并不是发生在某一温度点, 而是一个温度范围, 不同的合金系具有不同的温度范围。 图1 相变温度曲线 图( 1) 显示了相变特性及相变循环中的关键点, 其中Ms, Mf为马氏体相变的开始和结束时的温度, As,Af为逆相变的起始和结束温度,人们通常用相变温度Af表征合金的特性。多数的合金, 相变发生在较窄的温度范围内, 而且伴随着滞后现象,以致加热与冷却的转变过
铁磁形状记忆合金Ni-Fe-Ga及Ni-Mn-(In,Sn,Sb)第一原理研究铁磁形状记忆合金是一种新型的智能驱动材料,在具有最高可达10%的磁致应变同时有着丰富的物理效应如巨磁阻、巨磁热和交换偏置效应等。此类合金的这些优良的物理特性使其具有巨大的开发潜力,可应用在驱动器、传感器和磁制冷等领域,从而成为目前国际金属材料和凝聚态物理研究领域的热点。本论文使用第一原理计算的方法,研究了铁磁形状记忆合金Ni-Fe-Ga的磁各向异性和 Ni-Mn-(In,Sn,Sb)合金的变磁性转变性质,从理论计算出发验证了磁致应变发生的条件和探究了变磁性转变与合金成分及其与主族元素 的关系,并讨论了第一原理计算方法在预测新型形状记忆合金中的应用。首先,本论文使用第一原理系统地计算了 Ni2FeGa合金的结构、弹性、磁弹性和晶格动力学性质。发现计算所得的Ni2FeGa合金的弹性常数、各向同性弹性模量和德拜温度与实验和其他计算结果相符,并且得到的弹性常数和磁弹常数可以用在进一步的相场模拟中。进一步我们使用包含自旋轨道耦合效应的密度泛函方法计算了 Ni2X(X=Mn,Fe,Co)Ga合金的磁各向异性能,通过态密度分析解释了Fedxy+dyz电子在费米能级附近的移动导致了 Ni2FeGa易磁化轴随 着应变变化。以Ni2MnGa和Ni2FeGa合金为例,通过比较第一原理计算所得的孪生应力和磁应力的大小,验证了决定能否在马氏体相产生磁致应变的条件。表明通过第一原理计算得到磁应力的大小可作为寻找新型铁磁形状记忆合金的一个判据。其次,本文使用第一原理研究了 Mn和Co原子掺杂Ni2MnZ(Z=In,Sn,Sb)合金的结构、相稳定性和
搅拌器的工作原理 搅拌器是使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件。搅拌器的类型、尺寸及转速，对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来，涡轮式搅拌器的功率 分配对湍流脉动有利，而旋桨式搅拌器对总体流动有利。对于同一类型的搅拌器来说，在 功率消耗相同的条件下，大直径、低转速的搅拌器，功率主要消耗于总体流动，有利于宏 观混合。小直径、高转速的搅拌器，功率主要消耗于湍流脉动，有利于微观混合。搅拌器 的放大是与工艺过程有关的复杂问题，至今只能通过逐级经验放大，根据取得的放大判据，外推至工业规模。 不同介质黏度的搅拌粘度系指流体对流动的阻抗能力，其定义为：液体以1cm/s的速 度流动时，在每1cm2平面上所需剪应力的大小，称为动力粘度，以Pa?s为单位。粘度是 流体的一种属性。流体在管路中流动时，有层流、过渡流、湍流三种状态，搅拌设备中同 样也存在这三种流动状态，而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。在搅拌过程中，一般认为粘度小于5Pa?s的为低粘度流体，例如：水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、 润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pa?s的为中粘度流体，例如：油墨、牙膏等;50-500Pa?s的为高粘度流体，例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pa?s的为特高粘流体例如：橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。对于低粘度介质，用小直径的高转速的搅拌器就能带 动周围的流体循环，并至远处。而高粘度介质的流体则不然，需直接用搅拌器来推动。适 用于低粘和中粘流体的叶轮有桨式、开启涡轮式、推进式、长薄叶螺旋桨式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG式等。适用于高粘和特高粘流体的叶轮有螺带 式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。有的流体粘度随反应进行而变化，就需要用 能适合宽粘度领域的叶轮，如泛能式叶轮等。 搅拌器的类型主要有下列几种： 1.旋桨式搅拌器 由2～3片推进式螺旋桨叶构成，工作转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5～15m/s。 旋桨式搅拌器主要造成轴向液流，产生较大的循环量，适用于搅拌低粘度（<2Pa·s）液体、乳浊液及固体微粒含量低于10%的悬浮液。搅拌器的转轴也可水平或斜向插入槽内， 此时液流的循环回路不对称，可增加湍动，防止液面凹陷。 2.涡轮式搅拌器
TITLE:加热磁力搅拌器操作规程 编制(Written By): 日期(Date): 审核(Checked By): 日期(Date): 批准(Approved By): 日期(Date): 天津欧尔克医药科技有限公司Q3-04-08Rev 0A Page 1 of 2 1目的 本操作规程规定了加热磁力搅拌器（EMS-3A）的操作规程，旨在确保搅拌器的正确规范使用。 2范围 适用于加热磁力搅拌器（EMS-3A）的使用。 3 职责 检测员负责加热磁力搅拌器的操作、维护和保养。 4技术指标及使用说明 4.1技术指标 控温方式：无级控温 搅拌速度：无级调速 加热功率：50-400W， 搅拌容量：10-3000ml; 定时范围：0-120min 4.2使用说明 1）接通电源，将装有待搅拌溶液的盛杯放置加热盘上，确定盛杯中装有转子。 2）开启电源开关，指示灯亮起。顺时针方向调节速度转钮，搅拌转速由慢到快，调节到所需转速即可。 3）顺时针方向调节温度转钮，加热温度由低到高，调节至所需温度为止。 4）顺时针方向调节时间转钮，搅拌时间逐渐延长，调节至所需时间为止。 5）使用完毕后，调节速度转钮使其转速为0，调节温度转钮为0，调节时间按钮为“OFF”。 6）关掉电源开关，取下盛杯。 5注意事项
1）如工作中搅拌子出现跳子现象，请关闭电源后重新开启，速度由慢到快，调节便可恢复正常工作。。 2）为确保您的人身安全，请使用三相安全插座，使用时最好妥善接地。 3）仪器使用应保持整洁，长期不用应切断电源，关闭开关以免发生意外。 4）搅拌器在加热搅拌时，加热盘温度很高，切勿触及，以防烫伤，电源线也应远离加热盘。 5）在操作搅拌时，应防止液体洒在仪器上，每次使用后应清洁仪器外表。6记录 操作人员应将设备的使用情况和维护保养、维修情况及时记录。 版本(Rev. No.) 日期(Date) 修改内容描述(Description)
磁力反应釜结构简介和工作原理： 1、实验室磁力反应釜主要由釜体、釜盖、联接法兰、磁力搅拌器、加热器、阀门、冷却盘管，安全爆破阀、压力表、控制仪等部件组成。 (1)、釜体、釜盖采用金属材料304衬哈氏合金加工制成，釜盖为整体平盖，釜体为整体的圆棒料加工而成的，釜体与釜盖的密封采用垫片密封。 (2)、联接法兰：法兰材料为35CrMoA，法兰上有周向均匀分布的螺栓，通过拧紧螺母达到密封，密封可靠无泄漏。 (3)、磁力搅拌器：是由伺服电机驱动外磁钢体转动，外磁钢体通过磁力线带动内磁钢体、搅拌轴及搅拌桨叶转动，从而达到搅拌的目的。为了保证磁力搅拌器的正常运行，磁力搅拌器上设有冷却水套，每次开机之前必须在冷却水套之间通入冷却水来降低温度，确保磁力搅拌器的磁性材料不退磁；请从磁力搅拌器的下水嘴进水，上水嘴出水。 (4)、加热器：反应釜的加热是通过电加热管加热，具有导热效果均匀、加热速度快、使用寿命长等特点，出线通过接线盒、电缆线
与控制仪相联；加热炉上部炉圈两侧开有卡槽，釜体两侧装有吊柱，将吊柱与卡槽对准装入后向右旋转即可将加热炉固定于釜体上，反之即可拆下。 (5)、在釜盖的上部、侧部装有搅拌口、测温口、进气口、排气口、压力表安全爆破阀口等，外接阀门、压力表、安全爆破阀、测温保护管等均采用圆弧与圆弧线接触形成密封，通过拧紧螺母达到密封。 (6)、进、排气口配针形阀开在釜盖的上部，可通过此阀门用来通气、排气及抽真空使用。 (7)、冷却盘管系统：在釜盖的上部开有进水口和出水口，当需要降温时，请从一端口通水，另一端口为出水口，如果釜内温度较高时，由于水通入后气化产生压力所以釜内温度高时很难通入水，建议降至100度以下通水；冷却盘管为6mm的316L管与联接接头焊接而成的，因管径较小管壁较薄，所以使用及清洗过程中应必免碰撞或敲击。 (8)、测温口配保护管是用来放置测温铂电阻用的，它是用密闭的316L管通过螺纹与釜盖相联接。
课程论文设计 金属材料热处理原理 题目：铁基形状记忆合金简述院系：材料科学与工程学院专业：金属材料成型加工 学号：20110800818 姓名：申澎洋 指导老师：朱世杰 时间：2013年11月24日
铁基形状记忆合金简述 申澎洋 （郑州大学20110800818） 【摘要】铁基形状记忆合金(Fe-Based Shape Memory Alloy )是继镍钛基和铜基形状记忆合金之后的第三代形状记忆合金，由于其价格低廉、强度高、加工性能好、使用方便等优点引起广泛重视。铁基形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性取决于合金的马氏体相变特征，掌握铁基形状记忆合金的马氏体相变规律是开发和优化铁基形状记忆合金的前提。本文简要介绍了形状记忆效应（SEM）的基本概念和形状记忆合金的发展。总结了铁基合金记忆效应的不同机理和影响马氏体相变的特征的各种因素，展望了铁基合金今后的研究方向和应用前景。 【关键词】铁基形状记忆合金形状记忆效应马氏体相变 一、引言 形状记忆材料是近几十年发展起来的一种新型功能材料。这种材料最主要的特征是具有形状记忆效应，即材料变形（通常在M S以下或者M S附近）后再经加热，如加热超过一定温度（如A S），材料就能恢复到它变形前的形状。形状记忆合金因其具有形状记忆性能和超弹性，目前已获得广泛应用。例如管接头，各种电器中的驱动器，手持话机天线，以及医学支架和导丝等。此外，记忆合金的
驱动和传感功能，还可用于微驱动器"微机械和微型机器人等。 早在1938年，已发现Cu-Zn合金具有热弹性马氏体的特征；1948年，苏联库尔久莫夫在其著名论文“马氏体相变”中预测了具有可逆相变的合金中会出 现热弹性马氏体。1931年，张禄经和Read在Au-Cd合金中最早观察到形状记忆效应，直到1963年Buehler 的课题组在Ti-Ni合金中发现了类似的形状记忆效应后，才真正引起很多科学家的重视。常见的形状记忆合金主要有三类，即Ti-Ni基、Cu基、Fe基合金。Ti-Ni基形状记忆合金具有优良的机械性能、抗腐蚀性能、和生物相容性而被认为是最好的生物材料之一，但是价格昂贵，且难于制备和加工。Cu基形状记忆合金的主要包括Cu-Al-Ni和Cu-Zn-Al系，其优点是价格便宜和容易加工，缺点是过热容易分解为平衡相，并且容易产生马氏体稳定化，以及双程形状记忆效应容易退化。Fe基形状记忆合金主要有Fe3Pt、 Fe-Ni-Co和Fe-Mn-Si系。 二、形状记忆效应机制 1．马氏体相变与形状记忆效应 马氏体相变是一种位移型、无原子扩散性转变，属于结构型相变，即材料相变时由一种晶体结构改变为另一种晶体结构。徐祖耀提出马氏体相变定义为：替换原子无扩散切变使其形状改变的相变; 其中相变泛指一级( 具有热量突变，如放热，和体积突变，如膨胀)、形核—长大型( 马氏体形成经形核和长大阶段) 相变。马氏体相变的主要特征是: 替换原子无扩散( 成分不改变，近邻原子关系不改变) ，切变( 母相和马氏体之间呈位向关系) 和形状改变( 抛光面显示浮突)。根据马氏体相变时的热力学特征，马氏体可分为:
2015年6月21日 形状记忆合金的研究与应用 姓 名： 赵泰先 学 号： 013412154 指导教师： 汪 潇
形状记忆合金的研究与应用 摘要：形状记忆合金，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的形变，恢复其形变原始形狀的合金材料。这种合金在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏相变体。 关键词：形状记忆合金（SMA）、马氏相变体、记忆效应（SME） 引言 形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能，是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料，可以实现机械结构的微型化和智能化。形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后，冷却到低温(或室温)，并施加变形，使它存在残余变形[1,2]。当温加热超过材料的相变点，残余变形即可消失，恢复到高温时的固有形状，如同记住了高温下的状态。SMA及其驱动控制系统具有许多的优点，如高功率重量比，适于微型化；集传感、控制、换能、致动于一身，结构简单，易于控制；对环境适应能力强，不受温度以外的其他因素影响等，有着传统驱动器不可比拟的性能优点。形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。 1、发展史 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为"神奇的功能材料"。 最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年科学家及其合作者在等原子比的钛镍合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界
武汉轻工大学 科研论文 论文题目实验室搅拌器概述与原理 姓名汪涛 学号110309109 院（系）机械工程学院 专业过程装备与控制工程 指导教师万志华 2014年12 月25 日
摘要介绍了实验室用搅拌器--机械搅拌器和磁力搅拌器，对它们的组成和工作原理进行讲解，对比不同的搅拌器分析它们的的特点，简述各种搅拌器使用场合及使用注意事项。各种机械搅拌器的工作原理类似，根据它们的搅拌棒的不同，分为不同类型的搅拌器，应用的介质也不相同。磁力搅拌器利用了磁场和漩涡的原理进行工作，稳定方便，较为先进，需了解其使用方法及注意事项。因而，该研究对于提高人们对实验室搅拌器的认知具有重要意义。 关键词机械搅拌器磁力搅拌器搅拌棒 引言 搅拌操作是化工反应过程的重要环节，其原理涉及流体力学、传热、传质及化学反应等多种过程，搅拌过程就是在流动场中进行动量传递或是包括动量、热量、质量传递及化学反应的过程。搅拌器有两大功能：(1)使液体产生强大的总体流动，以保证装置内不存在静止区，达到宏观均匀；(2)产生强大的湍动，使液体微团尺寸减小。搅拌器选用得当，液团分割就越细小，使得混合的组分之间接触面不断增大，分子扩散速率增加，也即混合效果越好。在工程设计中，常用的搅拌器有推进式、涡轮式、框式以及螺带式等。众所周知，每一种搅拌器都不是万能的，只有在特定的应用范围内才是高效的。 搅拌器也是有机化学实验必不可少的仪器之一，它可使反应混合物混合得更加均匀，反应体系的温度更加均匀，从而有利于化学反应的进行特别是非均相反应。目前,在实验室中使用的搅拌器主要是两种:机械搅拌器与磁力搅拌器。 1·机械搅拌器 1·1概述 械搅拌器主要包括三部分：电动机、搅拌棒和搅拌密封装置。电动机是动力部分，固定在支架上，由调速器调节其转动快慢。搅拌棒与电动机相连，当接通电源后，电动机就带动搅拌棒转动而进行搅拌，搅拌密封装置是搅拌棒与反应器连接的装置，它可以使反应在密封体系中进行。搅拌的效率在很大程度上取决于搅拌棒的结构，。根据反应器的大小、形状、瓶口的大小及反应条件的要求，选择较为合适的搅拌棒。 1·2种类 不同介质黏度的搅拌粘度系指流体对流动的阻抗能力，其定义为：液体以1cm/s的速度流动时，在每1cm2平面上所需剪应力的大小，称为动力粘度，以Pa·s为单位。粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时，有层流、过渡
记忆合金的原理及应用 摘要：随着科技的发展，带动了一系列新型材料的发展，记忆合金也得到快速的发展。由于其优良的特性。像：弯曲量大，塑形高，在记忆温度下恢复以前的形状，达到某一温度时内部晶体结构改变，其表现外部形状也改变。在各个方面有着广泛的用途。 关键字：记忆合金原理分类应用 上个世纪70年代，世界材料科学中出现了一种具有“记忆”形状功能的合金。记忆合金是一种颇为特别的金属条，它极易被弯曲，我们把它放进盛着热水的玻璃缸内，金属条向前冲去；将它放入冷水里，金属条则恢复了原状。在盛着凉水的玻璃缸里，拉长一个弹簧，把弹簧放入热水中时，弹簧又自动的收拢了。凉水中弹簧恢复了它的原状，而在热水中，则会收缩，弹簧可以无限次数的被拉伸和收缩，收缩再拉开。这些都由一种有记忆力的智能金属做成的，它的微观结构有两种相对稳定的状态，在高温下这种合金可以被变成任何你想要的形状，在较低的温度下合金可以被拉伸，但若对它重新加热，它会记起它原来的形状，而变回去。这种材料就叫做记忆金属（memory metal）。它主要是镍钛合金材料。例如，一根螺旋状高温合金，经过高温退火后，它的形状处于螺旋状态。在室温下，即使用很大力气把它强行拉直，但只要把它加热到一定的“变态温度”时，这根合金仿佛记起了什么似的，立即恢复到它原来的螺旋形态。这只是利用某些合金在固态时其晶体结构随温度发生变化的规律而已。例如，镍-钛合金在40℃以上和40℃以下的晶体结构是不同的，但温度在40℃上下变化时，合金就会收缩或膨胀，使得它的形态发生变化。这里，40℃就是镍-钛记忆合金的“变态温度”。各种合金都有自己的变态温度。上述那种高温合金的变态温度很高。在高温时它被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时，它却处于不稳定状态，因此，只要把它加热到变态温度，它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状了。关于记忆合金的原理现在还不十分清楚。一般认为，记忆合金由复杂的菱形晶体结构转变成简单的立方晶体结构时，就会发生形状恢复的记忆。而当记忆合金恢复原形时伴随产生极大的力，镍钛诺合金高达 60公斤平方毫米，远比最初变形时加的力大。一般说来，可达原变形的十倍，这就意味着输出的能量比输入的能量大得多。科学家对此无法解释，物理学家罗沙尔说：“热力学定律一点没有错的地方，但这些定律就是不适合于镍钛诺……”。目前，很多学者认为，记忆合金之所以能恢复原来的形状，是由于“记忆因子”的作用。通过相变过程自由能的研究与体积关系推导“记忆因子”。 尽管，记忆合金具体原理人不明确，但其应用已相当普遍。根据记忆合金的恢复特性人们将记忆合金分为了三类。 （1）单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 （2）双程记忆效应 某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 （3）全程记忆效应 加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。
搅拌器的工作原理 The manuscript was revised on the evening of 2021
搅拌器的工作原理 搅拌器是使液体、气体介质强迫对流并均匀混合的器件。搅拌器的类型、尺寸及转速，对搅拌功率在总体流动和湍流脉动之间的分配都有影响。一般说来，涡轮式搅拌器的功率分配对湍流脉动有利，而旋桨式搅拌器对总体流动有利。对于同一类型的搅拌器来说，在功率消耗相同的条件下，大直径、低转速的搅拌器，功率主要消耗于总体流动，有利于宏观混合。小直径、高转速的搅拌器，功率主要消耗于湍流脉动，有利于微观混合。搅拌器的放大是与工艺过程有关的复杂问题，至今只能通过逐级经验放大，根据取得的放大判据，外推至工业规模。 不同介质黏度的搅拌粘度系指流体对流动的阻抗能力，其定义为：液体以1cm/s的速度流动时，在每1cm2平面上所需剪应力的大小，称为动力粘度，以Pa?s为单位。粘度是流体的一种属性。流体在管路中流动时，有层流、过渡流、湍流三种状态，搅拌设备中同样也存在这三种流动状态，而决定这些状态的主要参数之一就是流体的粘度。在搅拌过程中，一般认为粘度小于5Pas的为低粘度流体，例如：水、蓖麻油、饴糖、果酱、蜂蜜、润滑油重油、低粘乳液等;5-50Pas的为中粘度流体，例如：油墨、牙膏等;50-500Pas的为高粘度流体，例如口香糖、增塑溶胶、固体燃料等;大于500Pas的为特高粘流体例如：橡胶混合物、塑料熔体、有机硅等。对于低粘度介质，用小直径的高转速的搅拌器就能带动周围的流体循环，并至远处。而高粘度介质的流体则不然，需直接用搅拌器来推动。适用于低粘和中粘流体的叶轮有桨式、开启涡轮式、推进式、长薄叶螺旋桨式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框桨式、三叶后弯式、MIG式等。适用于高粘和特高粘流体的叶轮有螺带式叶轮、螺杆式、锚式、框式、螺旋桨式等。有的流体粘度随反应进行而变化，就需要用能适合宽粘度领域的叶轮，如泛能式叶轮等。 搅拌器的类型主要有下列几种： 1.旋桨式搅拌器 由2～3片推进式螺旋桨叶构成，工作转速较高,叶片外缘的圆周速度一般为5～15m/s。旋桨式搅拌器主要造成轴向液流，产生较大的循环量，适用于搅拌低粘度（<2Pa·s）液体、乳浊液及固体微粒含量低于10%的悬浮液。搅拌器的转轴也可水平或斜向插入槽内，此时液流的循环回路不对称，可增加湍动，防止液面凹陷。 2.涡轮式搅拌器 由在水平圆盘上安装2～4片平直的或弯曲的叶片所构成。桨叶的外径、宽度与高度的比例，一般为20:5:4，圆周速度一般为3～8m/s。涡轮在旋转时造成高度湍动的径向流动，适用于气体及不互溶液体的分散和液液相反应过程。被搅拌液体的粘度一般不超过 25Pa·s。
恒温磁力搅拌器操作及 文件编号SOP- HW-027-00 维护规程页码1/2 主管部门：编制人：审核人：批准人：设备部 ??????分发部门设备部、质量部生效日期?? 1目的 建立恒温磁力搅拌器的操作规程，以保证该仪器的合理使用和维护。 2范围 本规程适用于我司恒温磁力搅拌器的使用操作过程与维护保养过程。 3职责 质量部实验员须按照此规程进行操作和维护保养工作。 4操作程序 4.1把存有溶液的容器放在工作台（即电炉）中心，容器中放入适当搅拌子一个，（必须使其吸入中央， 平底容器用圆柱形搅拌子，球形容器用纺棰搅拌子）即可开机运转，开关在机身左侧面。 5注意事项 5.1容器不可是铁以及与磁性有关的材料制成，底厚不应大于10mm，且应平滑。 5.2调节调速旋钮搅拌转速应由慢到快逐步加速，加速太快容易事搅拌子逃脱。 5.3如果搅拌子不在容器中央，可先开一下搅拌器，使其空转一下即关机，搅拌子会自动吸入中央。 5.4电源必须有可靠接地。 5.5容器内溶液不能装得过满，以免搅拌时溢出。 5.6该机不能单独用作电炉使用。 5.7按照《实验室测试仪器维护保养和使用记录》和《实验室测试设备年度维护保养记录》进行日常维 护保养工作。 6相关文件和记录 6.1相关文件 6.1.1《B11-2型恒温磁力搅拌器使用说明书》 6.1.2KG-QP09《设备监视和测量装置控制程序》 6.1.3SOP-HW-001《设备使用和维护管理制度》 6.1.4SOP-HW-007《计量管理制度》 6.2相关记录 6.2.1QMR-056《实验室测试仪器维护保养和使用记录》 6.2.2QMR-057《实验室测试设备年度维护保养记录》
形状记忆合金 形状记忆合金性能及其应用综述 引言：形状记忆合金形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。本文综合了自1971年以来国内外众多科学家对形状记忆合金做出的各方面的研究，并做出简要评价，提出自己的看法和本课题研究内容，为对形状记忆合金的应用研究提供一定参考。 国内外研究现状： 1、SMA材料种类研究现状 自上个世纪30年代人们发现Au-Cd合金具有记忆效应以来，进过几十年的研究，发现的形状记忆合金按相变特征类，可分成如下几个系列[1]： 1、由热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金 1) TiNi系列，发生体心立方——无公度相——菱方R相——单斜BI9相变。包括TiNi、TiNiFe、TiNiCu、TiNiNb(宽滞后)、TiNiCo等。 2) β铜基合金系，包括:Cu-Al-Ni(Cu-Al-X=Ti或Mn),发生体心立方—近正交γ1’（2H）或单斜β1’（18R1）, γ1’—单斜β1”（18R2），β1”--单斜α1, β1’--单斜α1相变（视应力大小而定）；Cu-Zn-Al-X（Cu-Zn-Al-X，X=Mn或Ni等），发生体心立方（β2、DO3或Lα1）--单斜9R或18R相变；其它，如Cu-Zu和Cu-Zn-X（X=Si、Sn、Au等）。 3）其它有色合金系，包括：Au-Cd、Ag-Cd、In-Ti、Ti-Nb、Co-Ni、Ni-Al等。 4) Fe3Pt（γ—α’，γ—fct）和Fe-30at%Pd（γ—fct）。 5) Fe-Ni-Co-Ti系，发生时效γ一薄片状α’(bcc和bct)马氏体相变，如Fe-33Ni-l0Co-4Ti、Fe-31Ni一I0Co-3Ti及Fe-33Ni-l0Co-(3~4)Ti-Al等。 2、由非热弹性马氏体相变呈现形状记忆效应的合金 1) Fe-MIn-Si系，发生γ一六方ε相变，包括Fe-30Mn-1Si(单晶)、Fe-（28~33）Mn- (4~6)Si、Fe-Mn-Si-Ni-Cr、Fe-14Mn-6Si-5Ni-9Cr、Fe-20Mn-5Si-5Ni-8Cr、Fe-Mn-Si-9C、Fe- 8Mn-6Si-6Ni-13Cr- 12Co等。 2) Fe-Ni-C系，发生γ一薄片状α’马氏体相变，如Fe-3INi-0.4C 和Fe-（26~28）Ni-12Co-4Al-0.4C。 其中Ni-Ti基合金的形状记忆效应最佳，是重要的形状记忆材料。Ni—Ti中具有多种相变：无公度相变、R相变(马氏体型)、马氏体相变、沉淀。 2形状记忆合金性能研究现状 虽然早在上个世纪30年代，人们就发现了一些合金的形状记忆效应，但是直到70年代muller等人提出SMA材料的本构关系模型以来，有关形状记忆合金的机理和本构模型的研究