磁控形狀記憶合金傳感特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁控形狀記憶合金（Magnetically Controlled Shape Memory Alloy，簡(jiǎn)稱 MSMA）是一種新型的智能材料。該材料具有優(yōu)異的磁控形狀記憶特性，在磁場(chǎng)的作用下可獲得較大的磁感生應(yīng)變并對(duì)外輸出應(yīng)力。在偏置磁場(chǎng)中，對(duì)已經(jīng)發(fā)生磁感生應(yīng)變的MSMA材料加載機(jī)械脈沖將其壓縮，由于材料磁導(dǎo)率發(fā)生變化會(huì)對(duì)磁路中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小產(chǎn)生影響，這就是磁控形狀記憶逆特性（傳感特性），為 MSMA能夠運(yùn)用在傳感器領(lǐng)域提供了理論基礎(chǔ)

2、。目前國內(nèi)外對(duì)其研究主要集中在MSMA的磁控形狀記憶特性而對(duì)其傳感特性研究較少。 本文將對(duì)MSMA的傳感特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)MSMA在偏置磁場(chǎng)中應(yīng)力、應(yīng)變和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行建模分析。
　　在對(duì)MSMA材料的微觀結(jié)構(gòu)、形變機(jī)理、材料特性以及影響因素做了基礎(chǔ)研究之后，借助 CAD、Pro/E、ANSYS等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，結(jié)合電磁感應(yīng)相關(guān)的知識(shí)，制作了測(cè)試MSMA材料傳感特性的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。以芬蘭AdaptaMat公司生產(chǎn)的

3、Ni2MnGa磁控形狀記憶合金為研究對(duì)象，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的電流、溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，記錄MSMA材料在偏置磁場(chǎng)中的壓應(yīng)變、壓應(yīng)力以及磁路中磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化等數(shù)據(jù)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了MSMA材料傳感特性的最佳偏置磁場(chǎng)和最佳環(huán)境溫度。最后以能量守恒定律為模型框架對(duì)MSMA材料的傳感特性進(jìn)行建模分析，通過數(shù)學(xué)模型得到了偏置磁場(chǎng)中MSMA材料的應(yīng)變、應(yīng)力和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
　　研究表明在最佳環(huán)境溫度和最佳偏置磁場(chǎng)中，對(duì)