【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于振弦應變計。具體地，本專利技術涉及一種zr基非晶合金材料及其用途。更具體地，本專利技術涉及一種zr基非晶合金材料、振弦和振弦應變計。
技術介紹
1、振弦應變計常用于道路、橋梁等建筑行業的應變監測，不僅可以評價建筑的承載能力，也用于橋梁斷裂、變形等突發情況的預警，起到保證建筑安全運營的重要作用。當被測結構發生應變時，振弦應變計同步產生應變，變形通過前、后端座傳遞給張緊的振弦，從而轉變成振弦應力的變化，最終改變振弦的振動頻率。頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構物內部的應變量。
2、作為建筑行業最常用的應變計之一，振弦應變計要求具備高靈敏度、一致性好、線性好的特點，同時由于工作環境多樣性，對振弦應變計又提出了高強度、溫度穩定性好、安裝簡易等條件。因此，振弦作為應變計的結構件，需要具有較高的屈服強度和彈性極限，較低的楊氏模量和熱膨脹系數。市面上的振弦通常采用不銹鋼、鎳鉻合金、鎢錸合金等絲材。由于晶態材料的固有特性，這些高強度合金的楊氏模量通常較高，不低于200gpa，導致振弦應變計的靈敏度較低。同時，由于外界溫度的變化會引起振弦的熱脹冷縮，影響鋼弦的固有頻率。
3、針對于現有振弦的局限性，研究人員致力于通過算法補償和結構補償的方式，以提高振弦應變計的精度、靈敏度和穩定性。
4、例如，亢景付團隊通過計算溫度應力和模擬彈性約束得到的溫度修正系數，可提高振弦式應變計的精度。南瑞集團通過結構設計，控制應變計的有效彈性模量在300～500mpa，大幅度地提高了應變計的靈敏度。在cn?1
5、基于上述問題，如何設計一種低成本、高精度、高靈敏度、熱穩定性高的振弦應變計，對于降低檢測成本、提高監測數據的可靠性具有重要意義。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種zr基非晶合金材料，該zr基非晶合金材料具有優異力學性能和成型能力。
2、本專利技術的另一目的在于提供一種振弦應變計，該振弦應變計在具備高靈敏度和高精度特點的同時，還具有高量程和高穩定性。相較于其它振弦應變計優化技術，本專利技術的振弦應變計具有更高的動態、靜態精度，應變計的結構更簡單，生產成本更低，適用于各類型振弦應變計的開發和性能優化。
3、本專利技術的上述目的是通過以下技術方案實現的。
4、在闡述本專利技術之前，定義本文中所使用的術語如下：
5、術語“非晶合金”是指：由超急冷凝固，合金凝固時原子來不及有序排列結晶，得到的固態合金是長程無序結構，組成它物質的分子(或原子、離子)不呈空間有規則周期性，沒有晶態合金的晶粒、晶界存在。
6、術語“電磁感應”是指：當振弦發生應變時，設置在振弦上的導體隨之運動，導體與固定磁場產生相對運動，并產生電動勢。
7、術語“激振頻率”是指：對張緊狀態下的振弦施加外部激勵，改變其振動頻率，則該激勵信號的頻率為激振頻率。
8、第一方面，本專利技術提供一種zr基非晶合金材料，所述zr基非晶合金材料包含zr、co、fe和ni，并且所述zr、co、fe和ni的原子比為：
9、zr:co:fe:ni＝(32～57):(12～26):(6～18):(6～13)。
10、本申請的專利技術人出乎意料地發現，本專利技術這種原子比的非晶合金展現出顯著優于晶態材料的力學表現，可同時具備高屈服強度、較低的楊氏模量、較小的熱膨脹系數以及出色的耐磨損能力。此外，由于其玻璃特性，非晶合金可在過冷液相區的溫度下超塑性成形，不僅能夠實現極高的表面光潔度，達到納米級別的粗糙度標準，而且還能有效避免如縮孔、疏松以及氣孔等常見的制備缺陷。
11、本專利技術的zr基非晶合金材料非常適合做成絲狀品。
12、優選地，在本專利技術所述的zr基非晶合金材料中，所述zr基非晶合金材料還包含cr，并且所述zr、co、fe、ni和cr的原子比為：
13、zr:co:fe:ni:cr＝(32～51):(12～26):(6～18):(6～12):(＞0～7)；即，zr:co:fe:ni:cr＝(32～51):(12～26):(6～18):(6～12):(大于0且小于等于7)。
14、優選地，在本專利技術所述的zr基非晶合金材料中，所述zr基非晶合金材料還包含si，并且所述zr、co、fe、ni和si的原子比為：
15、zr:co:fe:ni:si＝(32～55):(12～26):(6～18):(6～9):(＞0～8)；即zr:co:fe:ni:si＝(32～55):(12～26):(6～18):(6～9):(大于0且小于等于8)。
16、優選地，在本專利技術所述的zr基非晶合金材料中，所述zr基非晶合金材料還包含b，并且所述zr、co、fe、ni和b的原子比為：
17、zr:co:fe:ni:b＝(32～57):(12～26):(6～18):(6～9):(＞0～5)，即zr:co:fe:ni:b＝(32～57):(12～26):(6～18):(6～9):(大于0且小于等于5)。
18、優選地，在本專利技術所述的zr基非晶合金材料中，所述zr基非晶合金材料還包含s，并且所述zr、co、fe、ni和s的原子比為：
19、zr:co:fe:ni:s＝(32～55):(12～26):(6～18):(6～12):(＞0～3)，即zr:co:fe:ni:s＝(32～55):(12～26):(6～18):(6～12):(大于0且小于等于3)。
20、在本專利技術中，各元素的占比對非晶合金的性能有顯著的影響。如果cr的含量過多，不僅會造成非晶合金催化，而且對振弦后續的焊接熱影響區的晶間腐蝕敏感性有不良影響。
21、如果si的含量過多，不僅會降低合金的塑性，而且導致熔點提高，增加振弦的制備難度，并可能引起夾雜物或成分偏析。
22、過量的b會導致合金的淬透性降低和發生晶化。
23、s被認為是一種有害雜質，當s含量過多時，合金產生熱脆性，且與fe生成硫化物固溶體雜質，導致合金的塑性和疲勞強度降低。
24、本專利技術對于非晶合金的制備方法不作特別的限定，可以采用本領域常規方法制備，比如可以通過水紡法或紡錘法制備。制備過程中冷卻速率達到每秒百萬度以上。
25、第二方面，本專利技術提供本專利技術的zr基非晶合金材料在振弦應變計中的用途。
26、第三方面，本專利技術提供一種振弦，其由本專利技術的zr基非晶合金材料構成。
27、本專利技術的zr基非晶合金振弦直徑在100～200μm，長度在160～250mm。
28、第四方面，本專利技術提供一種振弦應變計，其包括本專利技術的振弦。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種Zr基非晶合金材料，所述Zr基非晶合金材料包含Zr、Co、Fe和Ni，并且所述Zr、Co、Fe和Ni的原子比為：
2.根據權利要求1所述的Zr基非晶合金材料，其中，所述Zr基非晶合金材料還包含Cr，并且所述Zr、Co、Fe、Ni和Cr的原子比為：
3.根據權利要求1所述的Zr基非晶合金材料，其中，所述Zr基非晶合金材料還包含Si，并且所述Zr、Co、Fe、Ni和Si的原子比為：
4.根據權利要求1所述的Zr基非晶合金材料，其中，所述Zr基非晶合金材料還包含B，并且所述Zr、Co、Fe、Ni和B的原子比為：
5.根據權利要求1所述的Zr基非晶合金材料，其中，所述Zr基非晶合金材料還包含S，并且所述Zr、Co、Fe、Ni和S的原子比為：
6.權利要求1-5中任一項所述的Zr基非晶合金材料在振弦應變計中的用途。
7.一種振弦，其由權利要求1-5中任一項所述的Zr基非晶合金材料構成。
8.一種振弦應變計，其包括權利要求7所述的振弦。
【技術特征摘要】
1.一種zr基非晶合金材料，所述zr基非晶合金材料包含zr、co、fe和ni，并且所述zr、co、fe和ni的原子比為：
2.根據權利要求1所述的zr基非晶合金材料，其中，所述zr基非晶合金材料還包含cr，并且所述zr、co、fe、ni和cr的原子比為：
3.根據權利要求1所述的zr基非晶合金材料，其中，所述zr基非晶合金材料還包含si，并且所述zr、co、fe、ni和si的原子比為：
4.根據權利要求1所述的zr基非晶合金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魯文灝，王超，柳延輝，
申請(專利權)人：中國科學院物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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