哈工大材料物理性能课程论文资料VIP免费

电阻法测相变点动态测试电阻设备的研究摘要：形状记忆合金相变点的测定方法常用的有变温X射线法、热分析法、膨胀法和电阻法。电阻法由于精度高，电路也比较简单，测量过程对试样的影响小，速度快，所以被广泛采用。本文对用电阻法测量形变点动态电阻的设备进行了详细深入的研究，从测量系统的总体设计，测量系统的设计原理及其硬件电路设计三个方面进行探讨，比较了不同设计方案的优缺点，并对最终选用的测试电阻设备进行了改进和评估。关键词：形状记忆合金，电阻法，测量设备设计与改进形状记忆合金(ShapeMemoryAlloys，SMA)因为其记忆效应和超弹性，正得到日益广泛的应用。形状记忆合金相变点的测定方法常用的有变温X射线法、热分析法、膨胀法和电阻法。[1]根据电阻法所测得的曲线在相变点处电阻发生非常明显的变化，比较容易测出相变点。由于电阻法精度高，电路也比较简单，测量过程对试样的影响小，速度快，其中以微机为核心的形状记忆合金相变点测试系统，更提高了电阻法测量形状记忆合金相变点的精度、灵敏度和稳定性,所以被广泛采用。形状记忆合金相变时,会引起一些物理性能变化,其中包括电阻率的变化。即:马氏体转变时电阻率与其母相的电阻率不同,其电阻率会随温度的变化而变化。因此可以通过形状记忆合金相变时其电阻与温度的关系确定其相变点。电阻法测形状记忆合金相变点一般采用X-Y函数记录仪法,该方法是用温度信号驱动X轴,用电阻信号驱动Y轴,这样在一个温度循环过程中便会画出一条温度-电阻曲线,形状记忆合金相变温度主要包括，As：加热时马氏体逆转变的开始温度；Af：马氏体逆转变的终了温度；Ms：冷却时马氏体转变的开始温度；Mf：马氏体转变的终了温度。[1]根据曲线的特征人工找出Ms、Mf、As、Af及滞后宽度。但这种方法找特征点时存在读数误差,存储和查询不方便,没有数据处理的功能。微机测试系统则克服了以上缺点,能精确地绘制出相变的温度-电阻曲线、温度-时间曲线、电阻-时间曲线,自动找出Ms、Mf、As、Af及滞后宽度,有效地降低了人为因素的影响。并且精度高、数据处理快、查询方便。一．电阻法测量形状记忆合金相变点的总体设计合金的电阻率与其组织状态有关，是组织敏感参量。[2]对于形状记忆合金，表现为马氏体和奥氏体的电阻率不同。以电阻法测得Ti-Ni合金进行马氏体相变及其逆相变时的相变临界温度，如图1所示，当进行逆马氏体相变时，合金电阻率下降；而降温进行正马氏体相变时，合金电阻率急剧上升，由此可以方便确定形状记忆合金的相变温度。电阻测试法采用标准四探针法进行测量，由于所需设备较简单，研究者们多采用自制的测量仪，一般选择直流式双电桥或恒流式电路的方法，图2所示即为恒流式电路所用的仪器装置及线路，该系统分两路同时采集信号，一路是采集试样在加热或冷却过程中端电压变化的信号，另一路则由测温仪表采集试样的温度信号，一并送入数据记录及处理系统，由于是恒流，所以电压信号可直接表征电阻的变化。电阻法对试样的尺寸加工精度要求不高，一般可直接从拉伸试样上截取。图1电阻法测量TiNi合金相变曲线图2四点式直流电阻法电路原理图1.1总体结构与工作原理图3相变点测量系统总体结构形状记忆合金相变点测量系统总体结构如图3所示：主要包括四个部分，基于四探针法基本原理的试样架，系统主回路与信号采集处理电路，数据处理软件系统。由交流电源、调压器、变压器和试样架组成系统主回路，通过调节调压器获得一个合适大小的交流电压源，电压源接通时，通过信号处理电路来采集回路电流和试样电压端的电压。信号处理模块主要由信号放大，滤波和交流转化为直流电路组成。回路中穿入电流互感器来计算出回路电流，并转换为电压，再和试样两端电压一起由交流转化为直流电压，送往PCI-7483采集板经过A/D转换再送往计算机后，由软件进行处理，计算出电阻值。并用热电偶实时跟踪温度值，采用热电阻进行环境温度补偿，从而可以从电阻-温度曲线上定出相变点。本方案研制的形状记忆合金相变点测试系统分四路同时采集信号，前两路是采集试样在加热或冷却过程中电压及电流变化的信号，另两路则是由传感器采集试样的温度信号，一并经处理后送入采集...