NiTi合金的微观组织调控及弹热制冷潜力的提升
本书完善了现有弹热材料制冷潜力的评价准则,提升了材料的综合弹热制冷性能,力求为高性能弹热材料的制备提供实验基础和理论依据。研究内容荣获Acta Student Award;中日友好NSK机械工学优秀论文奖。

作者:陈俊余

丛书名:清华大学优秀博士学位论文丛书

定价:89元

印次:1-1

ISBN:9787302714392

出版日期:2026.04.01

印刷日期:2026.04.28

图书责编:李双双

图书分类:学术专著

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"基于 NiTi合金相变潜热的绿色弹热制冷技术,有望成为传统蒸气压缩制冷技术的 理想替代方案。然而,如何在材料的各项制冷性能指标之间实现平衡,依然是制约这项 技术实际应用的关键瓶颈。本书系统研究了微观组织对 NiTi合金弹热制冷性能的影 响,分析了传统 NiTi合金因均匀微观组织特征导致的局限性,提出并完善了梯度晶粒 结构 NiTi制冷剂的创新概念。通过优化梯度结构设计,本书显著提升了 NiTi合金的 弹热制冷潜力,并深入探讨了背后的物理机制。 本书适合机械工程、材料科学与工程等相关专业的高校师生及科研机构研究人员 阅读,同时也可作为相关领域技术人员的重要参考资料。"

陈俊余,2023年6月毕业于清华大学机械工程专业,获工学博士学位。研究生期间在国际知名刊物上累计发表SCI论文14篇,曾获国际优秀论文奖(Acta Student Award)、北京市优秀毕业生、清华大学优秀博士毕业生、清华大学优秀博士学位论文、清华大学研究生国家奖学金、机械系“学术新秀”和中日友好NSK机械工学优秀论文奖等荣誉。

导师序言 制冷技术的发展极大地推动了人类文明的进步,在现代社会中扮演着关键角色。然而,随着全球环境的持续恶化和能源危机的日益加剧,人们开始关注制冷技术的环保性和能源利用效率。目前,依赖化学制冷剂(如氟利昂和氢氟烃等)气液相变的传统蒸气压缩制冷技术仍然主导着全球制冷市场。与此同时,该技术带来了严重的环境污染和巨大的能源消耗。因此,探求一种可持续的新型制冷技术以取代传统蒸气压缩制冷已然迫在眉睫。 基于NiTi合金固态相变潜热的弹热制冷技术兼具绿色环保和节能高效的特点,被美国能源部和欧盟视为最具应用潜力的非蒸气压缩制冷技术,也被认为是一项颠覆性的新技术。弹热制冷技术市场需求庞大,且具有重要的环保意义,极可能将在制冷领域引发重大的技术变革。然而,尽管该技术前景光明,但NiTi合金在各项制冷指标之间难以平衡的问题仍然是限制其实用化的主要技术挑战。 本书以多晶超弹性NiTi合金为研究对象,通过冷轧、均匀退火和激光加工等方法,围绕“材料制备微观组织表征性能评估机理探索”开展系统研究。研究旨在建立材料微观组织与宏观弹热制冷性能的关联,为材料的优化设计提供指导,以克服常规NiTi合金作为固态制冷剂的内在缺陷,提高其综合弹热制冷性能,力求为高性能弹热材料的制备提供实验基础和理论依据。本书选题具有重要的学术研究意义和工程应用价值。研究取得了以下创新性成果: (1) 发现了NiTi合金弹热制冷性能对晶粒尺寸的高度依赖性,并揭示了微观晶粒尺寸对宏观制冷指标的影响规律,为通过晶粒尺寸调控NiTi合金弹热制冷性能提供了依据; (2) 提出了具有梯度晶粒结构的N...

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第1章绪论

1.1选题背景及意义

1.2形状记忆合金概述

1.2.1形状记忆合金简史

1.2.2热弹性马氏体相变

1.3记忆合金的弹热效应

1.3.1固态制冷概述

1.3.2弹热效应简介

1.4NiTi形状记忆合金弹热制冷的研究现状

1.4.1制冷能力评估与优化

1.4.2能量耗散的降低

1.4.3循环稳定性的提升

1.4.4有效工作温度区间的拓宽

1.4.5研究现状小结

1.5本书研究内容

第2章NiTi合金弹热制冷性能的晶粒尺寸效应

2.1本章引言

2.2材料制备与实验方法

2.2.1材料制备

2.2.2实验方法

2.3材料表征

2.3.1微观组织表征与分析

2.3.2晶粒尺寸对应力诱导马氏体相变的影响

2.4晶粒尺寸对弹热制冷性能的影响

2.4.1弹热效应的温度场分布

2.4.2应变相关的弹热制冷性能

2.4.3弹热制冷性能的功能疲劳

2.4.4弹热制冷性能的热稳定性

2.5本章小结

第3章梯度晶粒结构NiTi合金的制备与弹热性能

3.1本章引言

3.2材料制备与实验方法

3.2.1材料制备

3.2.2实验方法

3.3材料表征

3.3.1微观组织表征

3.3.2力学性能

3.4梯度结构NiTi合金的弹热效应

3.4.1弹热效应均匀性

3.4.2室温弹热效应

3.4.3综合弹热制冷性能

3.5本章小结

第4章NiTi合金梯度晶粒结构调控及其对弹热效应的影响

4.1本章引言

4.2材料制备与实验方法

4.2.1材料制备

4.2.2实验方法

4.3梯度晶粒结构分布及其成因 ... 查看详情

本书涉及材料、机械、力学和工程热物理等多学科交叉领域,完善了现有弹热材料制冷潜力的评价准则,提升了材料的综合弹热制冷性能,力求为高性能弹热材料的制备提供实验基础和理论依据。


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