專利名稱：一種NiTi/PZT復(fù)合材料的應(yīng)用的制作方法
一種NiTi/PZT復(fù)合材料的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及已知NiTi/PZT復(fù)合材料的應(yīng)用，特別是一種NiTi/PZT復(fù)合材料作為阻 尼器的新用途。背景技術(shù)：
材料阻尼器是利用阻尼材料的阻尼特性進(jìn)行工作的器件。而阻尼材料是 一種能吸收振動(dòng)機(jī)械能并將之轉(zhuǎn)化為熱能而耗散的功能材料，它利用材料本 身變形時(shí)把機(jī)械能變?yōu)闊崮艿脑斫档凸こ探Y(jié)構(gòu)的共振振幅，從而增加工程 的疲勞壽命和降低工程結(jié)構(gòu)的工作噪音。材料阻尼器是工程結(jié)構(gòu)阻尼領(lǐng)域重 要的發(fā)展方向。NiTi形狀記憶合金(shape memory effect ,簡(jiǎn)記為NiTi SMA)和鐵電 陶瓷鋯鈦酸鉛(Pb(ZrTi)03，簡(jiǎn)記PZT)是兩中重要的阻尼材料，但兩者的 缺點(diǎn)是明顯的前者的響應(yīng)振動(dòng)頻率范圍窄，僅在幾個(gè)赫茲范圍；后者為陶 瓷材料，脆性大。因而兩者在工程中的使用范圍受到很大的限制?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種將PZT薄膜用溶膠一凝膠法沉積在NiTiSMA基體上 而制備出NiTi/PZT薄膜復(fù)合材料的專利報(bào)道(鎳鈦記憶合金與壓電陶瓷異 質(zhì)三步復(fù)合工藝，ZL02131042.4)。該材料作為一種新型的復(fù)合材料，具有 將NiTi SMA與PZT有機(jī)地復(fù)合起來(lái)得到兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的復(fù)合阻尼材料優(yōu) 勢(shì)，近而可能獲得阻尼性能優(yōu)越的NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器。但是如何進(jìn) 行NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器應(yīng)用的設(shè)計(jì)，不僅是NiTi/PZT復(fù)合阻尼材料走 向?qū)嶋H的關(guān)鍵，更是NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器進(jìn)入工程應(yīng)用的關(guān)鍵。關(guān)于 這一問(wèn)題國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道。這一問(wèn)題至今尚未有效地解決。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的旨在針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)亟待解決的問(wèn)題，而提出一種NiTi/PZT復(fù)合材料新 的用途，以解決NiTi/PZT復(fù)合阻尼材料的實(shí)際應(yīng)用及NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器進(jìn)入工 程應(yīng)用的問(wèn)題，發(fā)展一種NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種NiTi/PZT復(fù)合材料的新用途。它直接將片狀NiTi/PZT復(fù)合 材料作為阻尼器，使用在工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)環(huán)境中。所述NiTi/PZT復(fù)合材料的厚度為100—150pm，其中以NiTiSMA材料為基 體，PZT以1 —10pm厚度的薄膜形式復(fù)合在NiTiSMA兩側(cè)表面上，并在 NiTiSMA基體與PZT之間有1 nm—5 pm厚度的Ti02過(guò)渡層。本發(fā)明直接將片狀NiTi/PZT復(fù)合材料作為阻尼器，結(jié)構(gòu)中沒(méi)有任何其它電子 結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)，及任何封裝結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)NiTiSMA與PZT兩種阻尼材料的阻尼特性 及兩種材料復(fù)合后的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在空氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的振動(dòng)阻尼。
圖l為NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器使用示意圖。 以下結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式本發(fā)明利用NiTi/PZT復(fù)合材料制成阻尼器，在空氣環(huán)境中，直接粘附于 振動(dòng)環(huán)境中的工程結(jié)構(gòu)的下表面或直接墊付于工程結(jié)構(gòu)之下作為阻尼器使用。適 用的振動(dòng)環(huán)境為工作溫度-1(TC—30(TC，環(huán)境振動(dòng)頻率0—100Hz，振動(dòng)幅度 0—10nm，載荷0—15N。在工作溫度0'C—20(TC，環(huán)境振動(dòng)頻率0—50 Hz，振 動(dòng)幅度0—6^n，載荷0—10N下將有更好的使用效果。實(shí)施例hNiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器(見(jiàn)附圖l所示)本身僅由NiTi/PZT復(fù)合阻 尼材料構(gòu)成，為厚度12(Him，長(zhǎng)50mm,寬50mm的薄片結(jié)構(gòu)。其中的 NiTi/PZT復(fù)合阻尼材料的材料組成結(jié)構(gòu)是，以NiTiSMA薄片材料為基體， PZT以薄膜形式(厚度約5pm)復(fù)合在NiTiSMA薄片兩側(cè)表面上，NiTiSMA 與PZT之間有伴隨NiTiSMA與PZT之間結(jié)合反應(yīng)而形成的過(guò)渡層，如Ti02 過(guò)渡層。 實(shí)施例2:NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器的應(yīng)用(見(jiàn)附圖2所示)。NiTi/PZT復(fù)合材 料阻尼器1直接墊付于指針式計(jì)量?jī)x表2之下。NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器 居于工作臺(tái)3與計(jì)量?jī)x表之間，直接承受工作臺(tái)之震動(dòng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明在震動(dòng)環(huán)境，工作溫度20'C、環(huán)境振動(dòng)頻率范圍0—100Hz、最大振動(dòng)幅 度5pm、最大載荷10N下，未使用NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器時(shí)，儀表指針指 示漂移率±0.5，使用NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器時(shí)，儀表指針指示漂移率±0.1。 由于NiTi/PZT復(fù)合材料阻尼器的使用，該計(jì)量?jī)x表的震動(dòng)環(huán)境被改善，使 儀表指針?lè)€(wěn)定，因而儀表的測(cè)量精度提高。
權(quán)利要求
1、一種NiTi/PZT復(fù)合材料的用途，其特征在于直接將片狀NiTi/PZT復(fù)合材料作為阻尼器，使用在工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)環(huán)境。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的NiTi/PZT復(fù)合材料的用途，其特征在于所述NiTi/PZT 復(fù)合材料的厚度為100—150|am，其中以NiTiSMA材料為基體，PZT以1 —10pm 厚度的薄膜形式復(fù)合在NiTiSMA兩側(cè)表面上，并在NiTiSMA基體與PZT之間 有l(wèi)pm—5pm厚度的Ti02過(guò)渡層。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的NiTi/PZT復(fù)合材料的用途，其特征在于所述使用 在工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)環(huán)境，是在空氣環(huán)境中，直接粘附于振動(dòng)環(huán)境中的工程結(jié)構(gòu)的 下表面或直接墊付于工程結(jié)構(gòu)之下。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的NiTi/PZT復(fù)合材料的用途，其特征在于所述振動(dòng) 環(huán)境為工作溫度-10°C—300°C，環(huán)境振動(dòng)頻率0—100Hz，振動(dòng)幅度0—10pm， 載荷0—15N。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的NiTi/PZT復(fù)合材料的用途，其特征在于所述振動(dòng)環(huán) 境為工作溫度0°C—200°C,環(huán)境振動(dòng)頻率0—50Hz，振動(dòng)幅度0—6|am，載荷 0-10N。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種NiTi/PZT復(fù)合材料的新用途。它直接將片狀NiTi/PZT復(fù)合材料作為阻尼器，使用在工程結(jié)構(gòu)的振動(dòng)環(huán)境中。所述NiTi/PZT復(fù)合材料的厚度為100-150μm，其中以NiTiSMA材料為基體，PZT以1-10μm厚度的薄膜形式復(fù)合在NiTiSMA兩側(cè)表面上，并在NiTiSMA基體與PZT之間有1μm-5μm厚度的TiO₂過(guò)渡層。本發(fā)明直接將片狀NiTi/PZT復(fù)合材料作為阻尼器，結(jié)構(gòu)中沒(méi)有任何其它電子結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)，及任何封裝結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)NiTiSMA與PZT兩種阻尼材料的阻尼特性及兩種材料復(fù)合后的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，在空氣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的振動(dòng)阻尼。
文檔編號(hào)F16F15/02GK101149089SQ200710060068
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者劉慶鎖 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)