通过增材制造获得抗疲劳高性能弹热材料
材料科学
2019-12-05 v1
摘要
弹热冷却利用形状记忆合金中应力诱导相变可逆循环时释放和吸收的潜热，近期已成为非蒸汽压缩冷却技术中的领跑者。弹热材料固有的高热力学效率仅受限于功滞后。在此，我们报道了通过钛镍（Ti-Ni）合金增材制造创制高性能低滞后弹热冷却材料。与钛镍合金物理冶金学的既有认知相反，当金属间化合物相与二元Ti-Ni化合物以纳米复合构型结合时，被发现对弹热性能有益。由此产生的微观结构带来了具有极小滞后的准线性应力-应变行为，使材料效率提升了五倍。此外，尽管由超过50%的金属间化合物相组成，该材料的可逆、可重复弹热性能被证明在超过一百万次循环中保持稳定。这一结果为将增材制造直接应用于弹热冷却系统打开了大门，其中多用途的设计策略既能实现换热器的拓扑优化，也能对金属制冷剂进行独特的微观结构控制。
引用
@article{arxiv.1908.07900,
title = {Fatigue-resistant high-performance elastocaloric materials via additive manufacturing},
author = {Huilong Hou and Emrah Simsek and Tao Ma and Nathan S. Johnson and Suxin Qian and Cheikh Cisse and Drew Stasak and Naila Al Hasan and Lin Zhou and Yunho Hwang and Reinhard Radermacher and Valery I. Levitas and Matthew J. Kramer and Mohsen Asle Zaeem and Aaron P. Stebner and Ryan T. Ott and Jun Cui and Ichiro Takeuchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07900},
year = {2019}
}
备注
38 pages, 3 figures, 8 supplementary figures, 1 supplementary table