Е.В. Морозов − инженер
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (Москва)
E-mail: evgvmorozov@gmail.com
С.Ю. Федотов − инженер,
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (Москва)
E-mail: ser52@list.ru
М.С. Быбик − инженер,
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (Москва)
E-mail: bybik.m.s@gmail.com
В.В. Коледов − д.ф.-м.н., профессор,
ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН (Москва)
E-mail: victor-koledov@mail.ru
Постановка проблемы. В настоящее время возникла необходимость изучения возможности использования в альтернативной энергетике эластокалорического эффекта (ЭКЭ) в сплаве Ti2NiCu, выстилаемым в роли рабочего тела в твердотельном тепловом насосе.
Цель. Экспериментально исследовать ЭКЭ в лентах быстрозакаленного сплава Ti2NiCu при разных значениях частоты циклов внешнего механического растягивающего напряжения, а также оценить максимальную удельную мощность преобразования тепла на основе рабочего тела из ленты быстрозакаленного сплава Ti2NiCu.
Результат. Установлено, что ЭКЭ максимален вблизи температур термоупругого мартенситного фазового перехода первого рода, а максимальное изменение температуры наблюдается в точке, соответствующей завершению обратного мартенситного перехода Т = 67,5 ºС, и составляет 21 К и 6 К при циклической механической нагрузке в 300 и 100 МПа соответственно. Показано, что величина ЭКЭ не зависит от частоты внешнего воздействия в диапазоне от 0 до 50 Гц. Дана оценка удельной мощности быстрозакаленной ленты как преобразователя тепловой энергии при внешнем механическом напряжении величиной 100 Мпа: ее величина составила 150 кВт/кг при частоте 50 Гц ЭКЭ составляет 6 К. Практическая значимость. Полученная оценка удельной мощности позволяет использовать сплавы Ti2NiCu как рабочее тело в твердотельных тепловых насосах благодаря большому значению ЭКЭ, хорошим показателям прочности, а также сравнительно недорогой стоимости.
- Sehitoglu H., Wu Y., Ertekin E. Elastocaloric effect in extreme // Scripta Materialia. 2018. V. 148. P. 122−126.
- Min Zhou, Yushuang Li, Chen Zhang, Shapojie Li, Erfu Wu, Wei Li, Laifeng Li. The elastocaloric effect of Ni50.8Ti49.2 shape memory alloys // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. V. 51. № 13. P. 135303.
- Ossmer H., Chluba C., Kauffmann-Weiss S., Quandt E., Kohl M. TiNi- based films for elastocaloric microcooling – fatigue life and device performance // APL Materials. 2016. V. 4. № 6. P. 064102.
- Bechtold C., Chluba C., Lima de Miranda R., and Quandt E. High cyclic stability of the elastocaloric effect in sputtered TiNiCu shape memory films // Applied Physics Letters. 2012. V. 101. № 9. P. 091903.
- Cong D., Xiong W., Planes A., Ren Ya., Mañosa L., Cao P., Nie Zh., Sun X., Yang Zh., Hong X., Wang Ya. Colossal elastocaloric effect in ferroelastic Ni-Mn-Ti alloys // Physical Review Letters. 2019. V. 122. № 25. P. 255703.