[发明专利]一种形状记忆合金弹簧疲劳循环测试系统

说明书

本发明公开了一种形状记忆合金弹簧疲劳循环测试系统。属于形状记忆合金弹簧性能测试以及微机电精密驱动领域，其包括：滑动轨道、力学加载系统、电流控制系统、温度以及位移采集系统和加载限位系统；所述力学加载系统配置夹具可以同时夹持多个形状记忆合金弹簧样品进行测试，加载砝码和限位装置对弹簧进行单向拉伸加载；所述电流控制系统通过直流稳压电源对合金通以电流模拟实际工况，加入风扇实现断电时合金的快速冷却，并通过继电器实现电流以及冷却风扇的通断可控。本测试装置可以模拟实际工况对形状记忆合金弹簧进行不同工况下的电力加载从而实现形状记忆合金的功能疲劳性能测试并且提供了一种合金功能疲劳行为的评价方法。

技术领域

本发明属于形状记忆合金弹簧性能测试以及微机电精密驱动领域，涉及一种形状记忆合金弹簧疲劳循环测试系统，特别是涉及了记忆合金在长期力-热耦合场中的功能疲劳性能、相及显微组织演变规律。

背景技术

现有技术中，形状记忆合金具有优异的力学性能、抗腐蚀性能、生物相容性、超弹性和形状记忆特性，近年来广泛应用于电子器件、医疗器械和智能设备中，特别是在电流作用下微型驱动器件上的应用发展迅速。但是在长时间的力-电耦合场服役条件下，材料内部会发生位错移动、增殖和细小的析出相成核、长大从而产生疲劳失效的现象。记忆合金材料在发生结构性疲劳(如断裂)之前，随着多次重复热循环和热-力循环就会发生功能性降低(例如储存器工作位移下降、马氏体相变温度升高等)的现象。在电流驱动下长期相变循环进而引起的功能疲劳现象对驱动器形状记忆特性的影响至关重要。因此，亟需一套合理的形状记忆合金疲劳性能测试装置及疲劳性能评价方式。

目前的形状记忆合金功能疲劳性能测试装置大多针对合金材料的旋转-弯曲疲劳，但是用于驱动器的弹簧多数是在单向拉压的加载服役条件下使用。在加热过程中，由于样品与夹头接触处电阻较大，在短时间内会产生过多的热量，接头处连接不牢固，容易造成安全隐患；且装置与支架间摩擦系数大，回程是产生的摩擦力较大。现有的测试装置大多只配有一套夹头，由于疲劳试验耗时较长，且驱动装置多需要多跟弹簧共同传动，很难在一定时间内得到多个样品的性能数据。且多用接触式热电偶进行合金材料温度测量，这种测量方式是通过材料与热电偶之间的热传输来实现，达到平衡时间较长，响应速度低，难以做到与位移数据长期稳定配合、实时准确更新。运用控温箱进行温度控制，难以做到控温箱与记忆合金表面温度迅速平衡。多用引伸计进行位移测量，难以测试尺寸较小的样品。现有技术也没有给出对形状记忆合金在电-热耦合场作用下产生功能疲劳失效现象的评价方式。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种形状记忆合金弹簧疲劳循环测试系统；本发明对试样通电加热至M_s温度以上，冷却至A_f温度以下；能够同时对多个合金弹簧样品在长期热力耦合服役条件下的温度和位移进行实时精确的测试，并同步采集数据进行计算定量定性分析；同时本发明还提供了一种形状记忆合金功能疲劳性能的评价方式。

本发明的技术方案是：本发明所述的一种形状记忆合金弹簧疲劳循环测试系统，包括滑动轨道(1)、配有自锁装置的固定板(2)、导线接头(3)、夹具(4)、滑轮(5)、细线接头(6)、激光位移传感器(7)、定滑轮和砝码(8)、限位器(9)、高分辨红外线温度传感器(10)、数据采集计算储存装置(11)及移动板(12)；

在所述两个滑动轨道(1)之间的一端安设有固定滑块；

在所述两个滑动轨道(1)之间、所述固定滑块相对的一端安设有移动滑块。

进一步的，在所述固定滑块的内壁上、朝向移动滑块的一侧安设有两个夹具(4)，在两个所述夹具(4)与固定滑块之间安设有一块配有自锁装置的固定板(2)；

在所述移动滑块的内壁上、朝向固定滑块的一侧安设有另外两个夹具(4)，在另外两个所述夹具(4)与移动滑块之间另外安设有一块配有自锁装置的固定板(2)；