论文总字数：23827字

摘 要

本文针对目前市场上现有排烟防火阀感温动作机构的一些不足，提出采用形状记忆合金代替易熔合金片作为感温材料。通过调整NiTiHf合金成分比例，对排烟防火阀专用记忆合金进行初步研制。针对排烟防火阀专用记忆合金提出了一系列性能测试方法，并运用DSC（差示扫描量热仪）进行相变温度测试，确定Ti30.2Ni49.8Hf20为排烟防火阀启闭动作温度的最佳成分比例。

关键词：NiTiHf，专用形状记忆合金，测试方法，DSC

The development of special memory alloy spring smoke damper

Abstract

In this paper, according to some shortcomings of the current temperature control mechanism of the existing smoking fire damper, it is proposed to use the shape memory alloy instead of the fusible alloy as the temperature sensing material. In this paper, the proportion of NiTiHf alloy is adjusted to prepare the memory alloy for smoke and fireproofing valve. The phase change temperature was measured by DSC (differential scanning calorimeter) and determine the optimum proportion of Ti30.2Ni49.8Hf20 for the opening and closing temperature of the smoke and fire damper. In this paper, a series of performance test methods are proposed for the special memory alloy of smoke and fire damper, which can guide the follow-up work.

Key words：NiTiHf, Special memory alloy, test methods , DSC

目录

摘 要 II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 形状记忆合金概述 7

1.2.1形状记忆效应 7

1.2.2 微观相变机制 8

1.3 SMA的应用进展 12

1.4 高温SMA的研究现状 13

1.4.1 CuAl、CuZn系高温SMA 13

1.4.2 NiAl系高温SMA 14

1.4.3 NiTi基高温形状记忆合金 14

1.5 主要研究内容 16

第二章 排烟防火阀专用记忆合金制备 16

2.1 制备加工工艺 16

2.2 实验技术方案 18

2.3 排烟防火阀专用形状记忆合金制备 19

2.3.1 原料配比 19

2.3.2 真空电弧炉熔炼 20

2.3本章小结 23

第三章 SMA 材料表征及测试方案 25

3.1 差示扫描量热（DSC）实验 25

3.2 基本力学性能测试 28

3.2.1 单轴拉伸试验 28

3.2.2 高温回复试验 29

3.3 力学性能衰减测试 30

3.3.1 形状记忆效应循环衰减测试 30

3.3.2 超弹性循环衰减测试 30

3.4 本章小结 30

第四章 总结与展望 32

4.1 总结 32

4.2 展望 32

致 谢 34

参考文献 35

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着社会的发展速度越来越快，国家和人民的经济水平有了突飞猛进地增长，高层建筑、交通设施、地下建筑设施、公共娱乐场所等大量兴起，发展趋势呈上升阶段。但由于人员密集、防护措施不完善等各种因素，发生火灾的频率逐渐升高，给社会造成了很大危害。在大量的火灾案例中，伴随火焰而来的大量烟气造成的危害是最大的，据火灾调查资料表明，火灾中因为气体毒性而引起的中毒身亡人数占了大约50%，剩余50%的死亡人数则是由其他因素所致，如爆炸压力、直接烧伤等^[1]。由火灾烟气造成的大量伤亡和财产损失的事故很多，如下列举了几个典型的事故案例。

1994年11月27日，位于辽宁省阜新市的一家大型娱乐场所发生了特别重大的火灾，此次事故是因人为吸烟引发报纸燃烧，并点燃了沙发所致。在此次火灾中死亡的人数和受伤的人数分别有二百余人，二十人，造成的经济损失严重，达十二多万元。极易燃烧的建筑原料点燃时释放大量的碳氧化物、烟气粒子等短时间内在火灾场所中扩散，可视范围缩小，疏散困难，造成被困群众中毒窒息死亡。

同年的十二月，位于新疆克拉玛依市的一家宾馆因舞台幕布被灯具烤燃，导致起火事件，此次事故中造成伤亡人数众多，死亡的人数和烧伤的人数分别有三百余人，一百余人，经济损失惨重，高达二百多万元。建筑内的可燃材料燃烧释放有毒气体，可在短时间内充满火灾场所，被困群众因呼吸不畅而亡。根据后续调查，此次事故中，因烟气窒息致死的人数高达95%。

2000年十二月，位于河南省洛阳市的一家大型商场内，因电梯内杂物被电焊产生的火星点燃，造成了严重的火灾事故。本次事故中死亡人数和受伤人数分别有309人，7人，造成的财产损失严重，共计275.3万元。据后续调查，此次事故不幸身亡的三百余人均是由于火场中大量的毒性烟气，造成了重度中毒而亡。

2003年2月18日，位于韩国大邱市的地铁站因人为纵火引发多节车厢着火，产生的事故后果严重。此次事故造成的伤亡人数分别有146人，198人，失踪289人。由于发生火灾时，电力供给的车站照明系统无法正常运行，应急事故照明无法开启，并且毒气浓烟无法排出，使车上被困人员逃生困难，救援人员因毒气浓烟弥散无法靠近进行营救，人员伤亡严重。

2004年八月，位于巴拉圭的一家多层超市中引发火灾，伤亡惨重，身亡人数共有四百多人，受伤人数高达五百多人。由于没有机械排烟系统，火灾发生时的烟气无法排出，使火焰和浓烟的快速蔓延，火势进一步扩大。导致被困人员无法逃生，救援人员无法进行及时的救援工作，造成巨大损失。

烟气具有以下危害性：

（1）缺氧。数据表明，当空气中氧的体积分数低于10%时，就会对人体造成危害^[2]。可燃材料燃烧会消耗氧气，火灾场所中含氧气下降，当含量在5%以下时，人体会因严重缺氧致死。

表1.1 含氧量对人体影响^[3]

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