技术领域本发明具体涉及一种铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法。
背景技术：
对于铜基形状记忆合金来说，从母相状态开始降温冷却，当温度达到母相向马氏体转变的开始温度Ms时，就会从一种相态转化为另一种相态，即从母相转化为马氏体相，其纯相变焓是多少？又如何进行差示扫描量热(DSC)实验，才能直接获取纯相变焓？从目前的情况来看，尚无成熟的实验方法，因此是目前亟待解决的实验方法和技术问题。就目前的常规实验来说，仅能获取总相变焓，纯相变焓无法单独获取。因此，需要研究一种能够将铜基记忆合金马氏体纯相变焓进行单独检测的方法。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服以上现有技术的不足，提供一种铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法，包括以下步骤：1)首先利用示差扫描量热分析仪检测铜基记忆合金样品向母相转变的结束温度Af和由母相向马氏体转变的结束温度Mf；2)进行二次快速加热和次超低速冷却，快速加热中铜基记忆合金样品向母相转变的结束温度为Af+5℃-Af+10℃，次超低速冷却的起始温度为Af+5℃-Af+10℃，结束温度为Mf-10℃-Mf-15℃，次超低速冷却过程扫描得到的峰中，右侧的一系列小峰面积的和即为纯相变焓。在次超低速冷却过程中，扫描图里面右侧的一系列的小峰的和是纯相变焓，左侧的一个较大的峰面积为相变热容改变焓。使用示差扫描量热分析仪对样品进行快速加热时，会使Af略有升高，二次加热时，将快速加热的结束温度设定为Af+5℃-Af+10℃，可保证冷却时从100％的母相开始试验；次超低速冷却会使马氏体结束温度Mf降低较多，将次超低速冷却结束温度设定为Mf-10℃-Mf-15℃，能保证纯相变焓的结束曲线全部出现在仪器的记录量程内。当纯相变焓的起始至结束的曲线全部出现在仪器记录量程之内时，以温度为横坐标，就可直接测量马氏体相变的纯相变焓，不必先分别求出相变总焓和热容改变焓，再用相变总焓减去热容改变焓的方法计算纯相变焓。优选的，步骤1)中所用的样品和标样的质量为70-80mg，标样为α-Al2O3。优选的，步骤1)和步骤2)中的快速加热的速率均为5-25℃/min。优选的，步骤1)中，快速冷却的速率为5-10℃/min。优选的，步骤2)中，次超低速冷却的速率为0.2℃/min。优选的，步骤1)的具体步骤为：1)将封装好的样品和标样分别放在面对示差扫描量热分析仪左侧和右侧的样品台上；2)将DSC的炉体更换成能添加液体冷却介质的低温炉体；3)采用快速加热的方法确定铜基记忆合金向母相转变的结束温度Af，采用快速冷却的方法确定铜基记忆合金由母相向马氏体转变的结束温度Mf。不更换炉体无法添加液氮，如果不添加液氮在室温以上只能实现自然冷却，自然冷却的速率是变化的，不是维持在设定值。另外，不添加液氮在室温以下的降温根本无法进行。换了炉体，有了液氮的冷却，降温速率就可按设定的降温速率进行冷却，进而满足该实验的要求。优选的，步骤2)中的冷却介质为液氮。上述测定方法是在测定记忆合金的马氏体纯相变焓中的应用，尤其是在测定铜基记忆合金的马氏体纯相变焓中的应用。本发明的有益技术效果为：本发明的方法通过创造性地确定次超低速冷却温度范围，可直接求得纯相变焓之值，不必先分别求出相变总焓和热容改变焓，再用相变总焓减去热容改变焓的方法计算纯相变焓，使操作过程更加简化、快捷。这对研究铜基记忆合金的物化特性既具有重大的理论意义，又具有极其重要的实际意义。亦为同类材料的纯相变焓研究提供了简化、准确、快捷的实验方法。因此，本发明的方法对于材料相变研究具有极其重要的应用价值。具体实施方式下面结合实施例对本发明进一步说明。实施例1：铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法，包括以下步骤：第一步，将封装好的样品和标样分别放在面对示差扫描量热分析仪左侧和右侧的样品台上；第二步，将DSC的炉体更换成能添加液体冷却介质的低温炉体；第三步，采用快速加热的方法确定铜基记忆合金向母相转变的结束温度Af，采用快速冷却的方法确定铜基记忆合金由母相向马氏体转变的结束温度Mf；第四步，确定快速加热及次超低速冷却的温度区间；第五步，按第四步确定的温度区间设定快速加热及次超低速冷却程序，并进行实验；第六步，实验结果测量。所述第一步所述的样品和标样的质量为70毫克，且标样为α-Al2O3。所述第二步中所述的冷却介质为液氮。所述第三步中所述的快速加热速率为5℃/min，快速冷却速率为-5℃/min。所述第四步中所述的次超低速冷却速率为-0.2℃/min。所述第四步中所述的快速加热温度区间为：室温至向母相转变的结束温度Af+5℃；所述的次超低速冷却温度区间为：Af+5℃至Mf-10℃。所述第五步中以5℃/min的加热速度进行快速加热的结束温度应等于以-0.2℃/min的次超低冷却速度进行冷却的开始温度，且加热结束温度还应比第三步确定的向母相转变的结束温度Af高5℃。次超低速冷却结束温度应比第三步确定的向马氏体转变的结束温度Mf低10℃，测得的纯相变焓等于4.02mJ。对比例1其他条件均与实施例1相同，在第四步中的快速加热温度区间为室温至向母相转变的结束温度Af，次超低速冷却温度范围为Af-Mf。总相变焓为267.92mJ，相变热容改变焓为263.49mJ，两者的差值-纯相变焓为4.43mJ。对比例2其他条件均与实施例1相同，在第四步中的快速加热温度区间为室温至向母相转变的结束温度Af，次超低速冷却温度范围为Af-Mf-10℃。总相变焓为267.92mJ，相变热容改变焓为263.89mJ，两者的差值-纯相变焓为4.03mJ。可见，对比文件1测得的纯相变焓具有较大的偏差，原因在于当采用低速降温冷却时会使马氏体的结束温度Mf降低较多，当降低到Mf时，还没有完全转化过来，也就是峰还没有完全结束，但是由于该部分峰面积较小，一般较难发现。发明人发现了这一现象，并在具体试验中对温度范围进行了调整，不但节约了检测环节，还提高了检测的准确度。实施例2：铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法，包括以下步骤：第一步，将封装好的样品和标样分别放在面对示差扫描量热分析仪左侧和右侧的样品台上；第二步，将DSC的炉体更换成能添加液体冷却介质的低温炉体；第三步，采用快速加热的方法确定铜基记忆合金向母相转变的结束温度Af，采用快速冷却的方法确定铜基记忆合金由母相向马氏体转变的结束温度Mf；第四步，确定快速加热及次超低速冷却的温度区间；第五步，按第四步确定的温度区间设定快速加热及次超低速冷却程序，并进行实验；第六步，实验结果测量。所述第一步所述的样品和标样的质量为75毫克，且标样为α-Al2O3。所述第二步中所述的冷却介质为液氮。所述第三步第四步中所述的快速加热速率为10℃/min，快速冷却速率为-10℃/min。所述第四步中所述的次超低速冷却速率为-0.2℃/min。所述第四步中所述的快速加热温度区间为：室温至向母相转变的结束温度Af+6℃；所述的次超低速冷却温度区间为：Af+6℃至Mf-11℃。所述第五步中以10℃/min的加热速度进行快速加热的结束温度应等于以-0.2℃/min的次超低冷却速度进行冷却的开始温度，且加热结束温度还应比第三步确定的向母相转变的结束温度Af高6℃。次超低速冷却结束温度应比第三步确定的向马氏体转变的结束温度Mf低11℃。实施例3：铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法，包括以下步骤：第一步，将封装好的样品和标样分别放在面对示差扫描量热分析仪左侧和右侧的样品台上；第二步，将DSC的炉体更换成能添加液体冷却介质的低温炉体；第三步，采用快速加热的方法确定铜基记忆合金向母相转变的结束温度Af，采用快速冷却的方法确定铜基记忆合金由母相向马氏体转变的结束温度Mf；第四步，确定快速加热及次超低速冷却的温度区间；第五步，按第四步确定的温度区间设定快速加热及次超低速冷却程序，并进行实验；第六步，实验结果测量。所述第一步所述的样品和标样的质量为77毫克，且标样为α-Al2O3。所述第二步中所述的冷却介质为液氮。所述第三步第四步中所述的快速加热速率为15℃/min，快速冷却速率为-15℃/min。所述第四步中所述的次超低速冷却速率为-0.2℃/min。所述第四步中所述的快速加热温度区间为：室温至向母相转变的结束温度Af+8℃；所述的次超低速冷却温度区间为：Af+8℃至Mf-12℃。所述第五步中以15℃/min的加热速度进行快速加热的结束温度应等于以-0.2℃/min的次超低冷却速度进行冷却的开始温度，且加热结束温度还应比第三步确定的向母相转变的结束温度Af高8℃.次超低速冷却结束温度应比第三步确定的向马氏体转变的结束温度Mf低12℃。实施例4：铜基记忆合金马氏体纯相变焓的测定方法，包括以下步骤：第一步，将封装好的样品和标样分别放在面对示差扫描量热分析仪左侧和右侧的样品台上；第二步，将DSC的炉体更换成能添加液体冷却介质的低温炉体；第三步，采用快速加热的方法确定铜基记忆合金向母相转变的结束温度Af，采用快速冷却的方法确定铜基记忆合金由母相向马氏体转变的结束温度Mf；第四步，确定快速加热及次超低速冷却的温度区间；第五步，按第四步确定的温度区间设定快速加热及次超低速冷却程序，并进行实验；第六步，实验结果测量。所述第一步所述的样品和标样的质量为80毫克，且标样为α-Al2O3。所述第二步中所述的冷却介质为液氮。所述第三步第四步中所述的快速加热速率为20℃/min，快速冷却速率为-20℃/min。所述第四步中所述的次超低速冷却速率为-0.2℃/min。所述第四步中所述的快速加热温度区间为：室温至向母相转变的结束温度Af+10℃；所述的次超低速冷却温度区间为：Af+10℃至Mf-15℃。所述第五步中以20℃/min的加热速度进行快速加热的结束温度应等于以-0.2℃/min的次超低冷却速度进行冷却的开始温度，且加热结束温度还应比第三步确定的向母相转变的结束温度Af高10℃。次超低速冷却结束温度应比第三步确定的向马氏体转变的结束温度Mf低15℃。上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍在本发明的保护范围内。