超弾性を利用したエネルギー貯蔵装置の試作

利用超弹性的储能装置原型

基本信息

批准号：
60040011
负责人：
大塚和弘
金额：
$ 1.28万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Energy Research
财政年份：
1985
资助国家：
日本
起止时间：
1985 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、前年度に引き継きTi-Ni超弾性材の疲労に関する研究と超弾性材料を利用したエネルギー貯蔵装置を試作して、その性能評価を行う研究を併せ行った。以下それらを二つにわけて研究実績の概要を記ち。(1)Ti-Ni合金の疲労の研究:これ迄の研究で、Ti-Ni合金につき適当な加工熱処理を施こせば、機械的エネルギー貯蔵材料としてのエネルギー密度ならびに貯蔵効率を著しく改善できることを明らかにしたが、疲労寿命については難点があった。疲労の原因の一つとしては、従来用いられてきたカーボンルツボを用いた高周波溶解法ではカーボンの混入が考えられるので、今回はカーボンルツボを用いない電子ビーム溶解法によって作製した試料について疲労試験を行い、疲労寿命の測定を行った。用いた試料の組成は、Ti-50.5at%Ni、Ti-50.7at%Ni、Ti-50.9at%Niの三種であった。分析の結果、C濃度はいずれも70ppm以下で、従来のものに比べ1/10以下であった。また光学顕微鏡観察でも炭化物介在物のないきわめてきれいな試料であった。これらの試料ならびに各種熱処理に対し疲労試験を行った結果、Ti-50.7at%Ni合金を加工像673Kで焼鈍した試料において最も良好な疲労特性が得られたが、光化物介在物の存在は疲労寿命にあまり影響を及ぼさないという結果になった。(2)エネルギー貯蔵装置の試作:モーター、フライホイール、クラッチ、超弾性ワイヤー及びマイコンからなるエネルギー貯蔵装置を試作した。超弾性ワイヤーへのエネルギーの入出力はフライホイールの回転数から測定した。エネルギー貯蔵効率は、試験温度と共に上昇し、最高値は72%であった。この値は材料固有の貯蔵効率より10%だけ低い値である。以上の研究により、超弾性材料を用いたエネルギー貯蔵法が、エネルギー回生装置として有効であることが確認できた。

今年，我们对上一年传递的Ti-Ni超弹性材料的疲劳进行了研究，并进行了研究，以通过构建原型的超弹性材料来评估储能设备的性能。在下面，我们将它们分为两个，并概述我们的研究结果。（1）研究Ti-Ni合金的疲劳研究：先前的研究表明，如果适用于Ti-Ni合金进行适当的加工热处理，则可以显着改善机械能量储能材料的能量密度和储存效率，但疲劳寿命中存在缺点。疲劳的原因之一是，使用碳坩埚的高频溶解方法，这些方法已在常规使用的高频溶解方法中使用，因此，这次，通过不含碳坩埚的电子束溶解方法对样品进行了疲劳测试，并测量了疲劳寿命。所使用的样品的三个组成为TI-50.5AT％Ni，TI-50.7AT％Ni和Ti-50.9AT％Ni。分析的结果表明，两个C浓度均低于70 ppm，小于先前的浓度。此外，即使通过光学显微镜观察到，样品也非常干净，没有碳化物夹杂物。在这些样品和各种热处理上进行了疲劳测试，尽管在带有673K处理的图像的TI-50.7AT％Ni合金中获得了最佳的疲劳特性，但光二极管夹杂物的存在对疲劳寿命没有太大影响。（2）储能设备的原型：我们创建了由电动机，飞轮，离合器，超弹性线和微型计算机组成的原型储能设备。通过飞轮的旋转速度测量了对超弹性线的能量输入和输出。储能效率随测试温度提高，最大值为72％。该值比材料的固有存储效率低10％。上述研究证实，使用超弹性材料的储能方法作为能量再生设备有效。