增材制造出抗疲勞彈熱制冷材料

　　【中國制冷網(wǎng)】近日，西安交通大學能動學院副教授錢蘇昕與合作者制備出了增材制造的抗疲勞高性能彈熱制冷材料。11月29日，相關成果在線發(fā)表于《科學》。

　　彈熱制冷是新型固態(tài)制冷技術，與傳統(tǒng)蒸氣壓縮制冷工質相比，鎳鈦形狀記憶合金等彈熱制冷工質無任何溫室氣體效應，且彈熱效應能量密度顯著。目前，彈熱工質的疲勞壽命是制約其工程應用的首要因素，彈熱工質、彈熱制冷機的效率也有待提高。

　　聚焦提升效率和疲勞壽命這兩個關鍵問題，錢蘇昕團隊和美國馬里蘭大學、阿姆斯實驗室、科羅拉多礦業(yè)大學、愛荷華州立大學等機構的研究人員合作，使用粉末激光定向能量沉積技術，制備出具有納米復合結構的鎳鈦合金材料，可直接成型柱狀、管狀、蜂窩狀等可應用于彈熱制冷回熱器的結構。

　　與傳統(tǒng)熔鑄工藝形狀記憶合金不同，增材制造的鎳鈦合金具有準線性應力—應變響應、與加載速率無關的回滯特性以及顯著降低的相變回滯。研究人員發(fā)現(xiàn)，納米尺度Ni3Ti和NiTi晶界產生的界面錯位，可以成為相變過程的成核點，有效降低需要克服的勢壘，并減小相界面的摩擦損耗。上述特性可以改善疲勞壽命，使得彈熱效應在百萬次加卸載循環(huán)后仍無明顯變化。

　　在認為卸載功可完全回收的情況下，以GB/T7725空調標準工況為例，增材制造鎳鈦合金樣品的熱力完善度達60%，是傳統(tǒng)熔鑄鎳鈦合金材料熱力完善度的近4倍。