交联聚乙烯形状记忆过程中的形变回复与应变控制
交联聚乙烯形状记忆过程中的形变回复与应变控制
力学与工程科学系李鹰，郝雨
指导教师霍永忠
摘要：交联聚乙烯属于典型的结晶型聚合物，有比较明确的熔点，因而可以制备成形状记忆材料。本文探究了形状记忆交联聚乙烯的形变回复的热收缩过程间应变控制的关系，验证了形状记忆聚合物流变模型的在恒定应变下部分性质。
关键词：形状记忆聚合物，交联聚乙烯，恒定应变
Abstract: As a kind of tipical crystalline polymer, cross-linked polyethylene has a rather definitude melting point, thus it can be fabricated to be a shape-memory material. This paper studied the relationship between the deformation-recovery of shape memory cross-linked polyethylene and the control of strain during the thermal shrinkage-process, and examed some properties of the rheological model of shape-memory polymer under constant strain. Keywords: Shape-Memory Polymer, Cross-linked Polyethylene, Constant Strain
引言
能够在外界刺激下改变形状以达到预设状态的材料称为形状记忆材料。目前为止，被发现的形状记忆材料主要包括形状记忆合金、形状记忆聚合物、形状记忆陶瓷以及形状记忆凝胶等。已知具有形状记忆效应的聚合物有：聚乙烯、聚氟、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酯、聚乳酸、反式聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物和交联乙烯-醋酸乙烯共聚物等。1按照引起形状记忆效应的外界刺激的种类，形状记忆聚合物又可分为：热致感应型、光致感应型和化学感应型几类。2聚合物的形状记忆效应最早是由英国的Charlesby于1959年提出的，他在其《原子辐射与聚合物》中研究了交联聚乙烯的形状记忆性能。此后在1963年美国RDI公司，70年代中期NASA以及80年代美国的Raychem公司都对交联聚乙烯的形状记忆功能及其应用进行过研究。1984年法国CDF Chimie公司成功开发出了首例形状记忆聚合物聚降冰片烯。80年代后期我国一些研究所和科研机构也进行过有关研究。到20世纪90年代包括聚氨酯，反式聚异戊二烯等聚合物的形状记忆效应也相继被发现，有关的理论研究也获得了一定的进展。3
1朱光明：《形状记忆聚合物及其应用》，化学工业出版社，2002
2白生军，代敏，李兴明：形状记忆高分子材料的研究及应用，精细石油化工进展，2006年5月，第7卷第5期
3朱光明：《形状记忆聚合物及其应用》，化学工业出版社，2002
1．课题综述
1.1.形状记忆过程及形状记忆机理
热致感应型形状记忆聚合物的形状记忆过程大致是：首先，用常规方式使聚合物获得其永久形状，之后使聚合物发生形变并固定其临时形状，这一过程一般是通过将试样升温、产生形变再降温或者直接使其在低温发生形变而实现的，此时试样已存储了其永久形状，并呈现临时形状，最后将试样升温，当温度超过转变温度trans T 时，就会引发形状记忆效应，试样回复其永久形状。4
形状记忆聚合物的形状记忆效应与聚合物的分子结构有关。由于聚合物分子中两相结构的存在，使得聚合物得以在永久形状和临时形状之间进行转化，对于热致感应型材料，其中用于固定样品形状的称为固定相，在某种温度下能可逆地发生软化-固化的称为可逆相，固定相的作用是初始形状的记忆和恢复，第二次变形和固定则是由可逆相来完成。对于具体的材料，固定相可以是聚合物的交联结构、部分结晶结构、聚合物的玻璃态或分子链的缠绕等。可逆相则为产生结晶 与结晶熔融可逆变化的部分结晶相，或发生玻璃态与橡胶态可逆转变的相结构。5对于热致感应型形状记忆聚合物，要产生形状记忆效应，一般要求固定相的转变温度比可逆相的转变温度高且有一定差距，即固定相的分子结构在材料的使用环境下必须保持稳定。利用可逆相在转变温度以下的低弹性，就可以限制在转变温度以上形成的临时形变的回复，从而维持临时形状；利用固定相的交联点则可以稳定永久形状，从而实现形状记忆。在这里的转变温度可以是相应部分结晶融化的温度m T ，也可以是相应部分的玻璃化温度g T 。可形成结晶的材料在m T 以下分子结构呈现规则的空间分布，在m T 以上分子结构则被打乱；对于不能形成结晶的材料，其在温度达到g T 时将发生玻璃化转变，目前尚无完善的理论可以做出对这一现象完全符合实验事实的正确解释，但自由体积理论较为人所接受，它规定玻璃化温度为自由体积达到某一临界值的温度，在这个临界值下将没有任何足够的空间进行分子链构象的调整。6一般来说，处于转变温度以下的材料弹性模量较大，呈现弹性体的性质，施加外力时，应变瞬时产生并达到平衡，保持外力不变则应变不发生变化，保持形变不变则应力不发生变化，撤销外力时应变迅速回复，而在转变温度以上的材料弹性模量较大，呈现粘弹性体的性质，施加外力时应变缓慢增大，外力不变的情况下呈现蠕变效应，形变不变的情况下呈现应力松弛，撤销外力应变缓慢回复。由于聚合物对于温度变化较为敏感，相应的模量变化在转变温度附近十分明显，可达到210量级，因此聚合物在形状记忆过程 4
Andreas Lendlein and Steffen Kelch: Shape-Memory Polymers, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41 5 关春龙，刘国勤，彭进，王春华，夏绍灵，张琳琪，朱贺：形状记忆聚合物的研究进展，河南化工，2007年，第24卷
6 高俊刚，李源勋：《高分子材料》，化学工业出版社，2002
中表现为形变回复量大，一般都在400%以上，但回复力较小，大概只有形状记忆合金的1/10甚至更小。
要使聚合物产生形状记忆效应，必须在其分子间形成网状结构，根据形状记忆聚合物网络形成的方式，可分为物理交联的形状记忆聚合物和化学交联的形状记忆聚合物。形状记忆聚氨酯、聚苯和聚降冰片烯等属于物理交联的形状记忆聚合物，它们的固定相由物理交联点，即m T 或g T 较高的一相在较低温时形成的分子缠绕形成，例如形状记忆聚氨酯是由两种不同玻璃化温度的高分子材料聚合成的嵌段共聚物，玻璃化温度低的部分称为软段，玻璃化温度高的称为硬段，硬段部分就起到了物理交联点的作用。形状记忆聚乙烯、聚酯等属于化学交联的形状记忆聚合物。此外，聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物都可以通过辐射形成交联结构。7交联聚乙烯是最早被发现具有形状记忆性能的聚合物，有比较明确的熔点，在熔点温度以下，大分子链受晶格能的束缚，链段难于自由运动，处于玻璃态；当加热到晶体熔点温度以上时，大分子热运动突破晶格结构的限制，聚合物发生了从玻璃态向高弹态的转变，从而起到了可逆相的作用。
按照形状记忆性能的不同，以物理交联结构为固定相的形状记忆聚合物称为 热塑性形状记忆聚合物，以化学交联结构为固定相的形状记忆聚合物称为热固性形状记忆聚合物。热塑性形状记忆聚合物的形状记忆过程是可重复的，即回复永久形状后，再次升温至trans T 以上，又可以使试样发生变形并通过降温固定临时形状，从而可用于下次的形状记忆。而热固性形状记忆聚合物则只能进行一次形状记忆。
下图展示了上述不同类型的热致感应型形状记忆聚合物的在形状记忆过程中的分子机理：
7 关春龙，刘国勤，彭进，王春华，夏绍灵，张琳琪，朱贺：形状记忆聚合物的研究进展，河南化工，2007年，第24卷
图1 热致感应型形状记忆聚合物形状记忆过程的分子机理
其中，图a)表示嵌段共聚物的形状记忆过程，转化温度trans T 为m T ，平行线部分表示结晶部分，固定相呈结晶态，图b)表示共价交联聚合物的形状记忆过程，转化温度为m T ，固定相由化学交联形成，图c)表示聚合物网络的形状记忆过程，转化温度为g T ，固定相由交联形成，可逆相在低温下呈现分子缠绕。8
1.2.形状记忆聚合物理论模型
聚合物当受到恒定应力作用时，会发生蠕变现象，即形变会随时间无限发展。发生这种现象的原因是由线型高聚物形变的特点所决定的。当施加恒定外力于线型高聚物后，高聚物会发生三种形变，即普弹形变、高弹形变和粘性流变。其中，普弹形变是高聚物分子链内键长与键角的改变所引起的形变，这种形变是瞬时发生的，型变量很小，弹性模量很大，是可逆形变；高弹形变是由分子链构象的改变而引起的形变，这种形变需要一个松弛时间，形变量很大，弹性模量很小，也是可逆形变；粘性流变则是由于分子链之间产生了相对滑动引起的形变。这种形变是会随时间无限发展的，并且是不可逆形变。9
Tobushi 于1997年提出了形状记忆聚合物的流变模型。他通过实验证实，在聚合物因外力产生形变的过程中，存在与温度和时间有关的蠕变应变),(T t s ε在卸除加载后依然存在，即在相应温度下不可回复。这一不可回复的应变只有当聚合物总的蠕变应变)(t c ε在加载时超过某一特定的阀值)(T L ε时才会产生，否则0),(=T t s ε。当)(t c ε越过阀值后，若0)(>?
t c ε，则),(T t s ε与)(t c ε线性相关，随其增大；若总蠕变应变保持不变或减小，即0)(≤?t c ε，则),(T t s ε将保持不变，始终与)(t c ε停止增大时的),(T t s ε相同。假设已知1t t =时聚合物的蠕变应变和蠕变应
变率，则在温度为T 的恒温状态下，1t t >时不可回复的蠕变应变将满足如下等式：
8
Andreas Lendlein and Steffen Kelch: Shape-Memory Polymers, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41 9 高俊刚，李源勋：《高分子材料》，化学工业出版社，2002
)(0)(),()()()(),())
()()((0),(11111≤>≥
t t T t T t T t T t T C T t c c L c L c s L c s εεεεεεεεεε 其中，)(T C 和)(T L ε为与温度有关的系数，其中1)(0≤≤T C ，0)(>T L ε。
上述不可回复的蠕变应变的存在可以解释聚合物的形状记忆效应。考虑这样的形状记忆过程：首先在恒定温度trans h T T >下对聚合物施加恒定的应力，之后保持恒定应变降温至trans l T T <，并在恒温t T 下卸除加载，最后在无加载的情况下升温至h T 。将施加应力结束时的时间定为1t t =，并假设)()(1h L c T t εε>，那么相应的不可回复蠕变应变将为))()()((),(11h L c h h s T t T C T t εεε-=。实验证明，由于)(h T C 很小，而)(h L T ε很大，不可回复蠕变应变将很小。10这主要是因为在trans T 以上，聚合物呈高弹态，分子的热运动能还不能使整个分子链发生相对移动，但却足够能使分子中的链段运动起来，从而实现构象的变化，因而蠕变应变主要表现为高弹应变，相应的不可回复应变将很小。当降温至l T 后，不可回复的蠕变应变将变为),(1l s T t ε，由于在低温下，)(l T C 很大而)(l L T ε很小，故而),(1l s T t ε将明显大于),(1h s T t ε，即使卸除载荷，由于可回复的形变很小，形状并不会发生很大变化，这意味着试样已由温度为h T 时的原始形状变形为临时形状并固定下来了。当再次升温至h T 后，不可回复的蠕变应变将再度变为高温时的值),(1h s T t ε，从而使得聚合物回复到原始的形状。
聚合物高弹形变的回复源自于聚合物的熵弹性，考虑高弹态下的等温拉伸过程，体系的热力学函数表达式为：
TS PV U G -+=
对上式求微分，忽略材料的内能变化和体积变化，可得：
TdS G -=?
上式表明，0>dS 时，0?G 。因此dS 值的符号决定自由能的增大或减小。
由热力学第一定律和第二定律，可得出内能及熵的变化与外力所做功的关系，其表达式为：
TdS dU dW -=
设试样原长度为L ，拉伸后伸长为dL ，张力为F ，则有：
FdL dW =
综合以上两式可得： 10 A. BHAlTACHARYYA and H.TOBUSHI: Analysis of the Isothermal Mechanical Response of a Shape
Memory Polymer Rheological Model, POL YMER ENGINEERING AND SCIENCE, DECEMBER 2000, V ol. 40, No. 12
V T V T L S T L U F ,,)/()/(??-??=
上式表明，张力的作用可分为两部分，一部分用于内能的改变，另一部分用于熵值的改变。通常拉伸张力对内能的影响比较小，但却使高分子链段伸直和取向，其结果是熵值的减小。由于熵是表示体系混乱程度的一个热力学函数，可表示为：
Ω=ln k S
式中，k 为玻尔兹曼常数；Ω为体系的微观状态数，决定于体系中聚合物分子的数目和混乱程度。由于拉伸引起的高弹态的形变总是沿外力作用方向发生链段的取向，是一个有序化过程，是体系的微观状态数减少，亦即熵值减少，此时0
对于形状记忆聚合物，可以采用如下图所示的力学模型：
图2 形状记忆聚合物流变模型图示
基于这个模型我们可以得到总应变率的表达式：
)
(),()()()()()()
()(T T t T t T t T E t t s λελεμσσε+-+=?
? 其中导数为对t 的求导，参数)(T E 、)(T μ和)(T λ分别为弹性模量、黏性系数和该材料的松弛时间，并有如下关系式：
)()()(21T E T E T E +=，)()
()()(1T E T E T T ημ=，)()
()(2T E T T μλ=
其中)(1T E 、)(2T E 和)(T η为流变模型的正温度函数。利用前述不可回复蠕变应变所满足公式可得：
)()()()(T E t t t c σεε-
=
11 朱光明：《形状记忆聚合物及其应用》，化学工业出版社，2002
从而可得1t t >时总应变率满足：
?????
??????≤+-+>≥+-+<-+=????
??0)()(),()()()()()()(0)(),()(),(),(),()(),()()()()()()()()()()()()(1111,1t T T t T t T t T E t t T t C T C T C T t C T t T E t T t T t T t T E t t c s c L c eff eff s eff eff L c ελελεμσσεεελελεμσσεελεμσσε 其中：
12)()()(1)(),(-?????
?-=T E T C T E T C T eff μμ，[]1)(1)(),(--=T C T C T eff λλ，)
(1)()(),(,T C T T C C T L eff s --=εε 考虑恒定应变的情况，假设对材料施加如下应变：
???>>≤≤=b
b t t t t t 00,0)(00εεε 则材料将表现应力松弛效应，应力满足如下关系式：
[][][]
[]???????
??>+-+-≤时，材料将产生不可回复蠕变应变，并随时间逐渐增大，变化关系为：
()t T D s e T B T A T C T t )(00),(),()(),(--=εεε
的形式，其中A 、B 和C 为和温度及总应变以及材料有关的正系数。当∞→t 时，不可回复蠕变应变趋于),()()(0,εεT A T C T s =∞，但仍有∞-,0s εε的可回复应变，它包括可回复的蠕变应变和普弹应变。
2.课题实验 12 A. BHAlTACHARYYA and H.TOBUSHI: Analysis of the Isothermal Mechanical Response of a Shape
Memory Polymer Rheological Model, POL YMER ENGINEERING AND SCIENCE, DECEMBER 2000, V ol. 40, No. 12
2.1实验准备
2.1.1实验材料
聚乙烯是由结晶区和无定形区组成的热塑性聚合物，具有较明确的熔点，因而其转化温度为m T 。通过辐射或化学方式可以使聚乙烯产生交联，由于大分子间交联点的存在，使得材料在熔点以上不会熔化呈粘流态，而会表现黏弹性。聚乙烯的形状记忆效应最早于1951年被发现，是最先被大规模用于工业热缩产品的性质。
本课题选用聚乙烯热收缩带作为实验材料，试样工作温度为C 0105~55 ，转变温度为C 070，热分解温度为C 0390~370，拉伸强度为MPa 28~24，断裂伸长率为%480~400。配合实验器材将试样进行剪裁，尺寸如图：
图4 试样尺寸，厚度1mm
2.1.2实验设备
由于条件限制，课题使用的是用于测试合金的拉伸机，其构造如图：
设备全景
拉伸机构造
图5 实验设备
其中，活动夹头由步进电机带动，电机由活动范围约为15mm，夹头移动速度可以调节，最大约为0.001mm/s。固定夹头与力传感器连接，传感器力精度0.1kg，力量程 100kg。拉伸机中可添加液态介质，通过加热棒加热，控温精度为1℃，通过温度传感器测量温度，测量精度为0.1℃，温度的设定、控制和显示可通过如图所示温度控制装置。两侧搅拌器用于使介质内温度分布均匀，搅拌器开关在图示感应器上。
2.2实验过程
2.2.1演示实验
如下图，首先裁剪100mm长，9mm宽的试样，将其浸入开水中，试样完全收缩后测得试样长度为76mm，宽为11mm，发生了明显的热缩现象。
加热前
加热后
图6 演示实验
2.2.2恒定应变下的升温实验
由于聚乙烯相对金属较软，且在升温发生热收缩时形变较大，单纯使用夹头不易夹持，易发生滑动，因此在课题中我们使用了502胶水将试样与金属夹头粘
合后再装载到仪器上。之后向拉伸机内注入植物油，使其没过温度传感器，开启力感应器，开启搅拌器，开启温度控制器，利用加热棒升温。设定温度为40℃，同时用温度计测定试样周围温度，实验证明控温装置在达到设定温度后精度较高。待达到设定温度后再以10℃为间隔升温，直到100℃，同时观察应力变化。
我们预期，由于升温导致试样有收缩趋势，在尺寸被固定的情况下，应力应当增大。但在实验过程中我们观察发现，传感器的读数在升温过程中逐渐减小，与预期不符。分析认为，由于在装载试样时对试样有一定的拉伸作用，使得在升温前试样已存在一定的应变并产生应力，升温后试样向高弹态转变，尽管在普弹形变的基础上产生了高弹形变，但由于弹性模量明显减小，应力依然下降，从而导致传感器读数的下降。
升温到100℃后关闭温度控制器停止加热。待温度降至室温后将试样取出，试样长度基本不变。
2.2.3维持恒定应变后自由收缩实验
在拉伸机中加入植物油使之没过温度感应器，打开控温装置将温度设定为100℃开始加热。待温度稳定后加入试样，使试样自由热收缩，收缩完全后关闭控温装置，待温度稳定后将试样取出，测量有效区段的长度为35mm。
之后，将试样装配到仪器上后，维持恒定应变，加入植物油并打开控温装置，将温度设定为100℃开始加热。待温度稳定后，开始记时，当时间达到30min后，保持温度不变在介质内卸除夹头，使试样自由热收缩。收缩完全后关闭控温装置，待温度降至室温后将试样取出，测量有效区段的长度为37mm。
最后，将试样装配到仪器上后，维持恒定应变，加入植物油并打开控温装置，将温度设定为100℃开始加热。待温度稳定后，开始记时，当时间达到2h后，关闭控温装置，待温度降至60℃后重新打开控温装置，设定温度为100℃开始加热，温度稳定后维持至3h，实验结束后测量有效区段的长度为43mm。
下图为相应步骤结束后的各试样对比图：
图8 试样对比图
可见，随着维持应变的时间增长，试样在该温度下的不可回复蠕变应变增大，这与之前的公式推导的结果相一致。同时，最后一步中尽管试样曾降至转变温度以下，仍可进行热收缩，说明不可回复蠕变应变并非绝对不可回复，而是表现为温度的函数，这也与流变模型中的假设是一致的。
参考文献
著作：
[1]Edward Samulski, George Wignall, James Mark, Jack Koenig, Kia Ngai, Leo Mandelkern and William Graessley: "Physical Properties of Polymers (Third Edition)", CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS, 2003, 1-35,72-146
[2]高俊刚，李源勋：《高分子材料》，化学工业出版社，2002，76-120，143-165
[3]朱光明：《形状记忆聚合物及其应用》，化学工业出版社，2002，12-219
[4]杨挺青：《粘弹性力学》，华中理工大学出版社，1990，1-39，60-65
论文：
[1]A. BHAlTACHARYYA and H.TOBUSHI: Analysis of the Isothermal Mechanical Response of a Shape Memory Polymer Rheological Model, POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, DECEMBER 2000, V ol. 40, No. 12, 2499-2502
[2]Jalil Morshedian, Hossein Abedini, Hossein Ali Khonakdar, Seyed Hassan Jafari and Sorour Rasouli: Investigation and Modeling of Temperature Dependence Recovery Behavior of Shape-Memory Crosslinked Polyethylene, Macromolecular Theory and Stimulations, 2007, 16, 47-52
[3]Jalil Morshedian, Hossein A. Khonakdar and Sorour Rasouli: Modeling of Shape Memory Induction and Recovery in Heat-Shrinkable Polymers, Macromolecular Theory and Stimulations, 2005, 14, 429-431
[4]Andreas Lendlein and Steffen Kelch: Shape-Memory Polymers, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 2039-2042, 2050-2051
[5]Hisaaki Tobushi, Syunichi Hayashi, Kazumasa Hoshio and Yoshihiro Ejiri: Shape recovery and irrecoverable strain control in polyurethane shape-memory polymer, SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADV ANCEDMATERIALS, 2008, 9, 2-4
[6]陈强，喻春红，沈建：热致感应型形状记忆聚合物，大学化学，2000年8月，第15卷第4期，33-36
[7]罗海亚，石晓爽，余志军，张晟：热致型形状记忆高分子材料的研究进展，高分子材料科学与工程，2008年8月，第24卷第8期，27
[8]白生军，代敏，李兴明：形状记忆高分子材料的研究及应用，精细石油化工进展，2006年5月，第7卷第5期，55-57
[8]胡金莲，杨卓鸿：形状记忆高分子材料的研究及应用，印染，2004，3，44
[9]贺鹏飞，武秀根，杨青，郑百林：形状记忆高分子材料记忆行为机理的理论分析，材料工程，2006年，增刊1，493-494
[10]关春龙，刘国勤，彭进，王春华，夏绍灵，张琳琪，朱贺：形状记忆聚合物的研究进展，河南化工，2007年，第24卷，5-6
[11]范浩军，胡金莲：智能热敏形状记忆聚合物及其应用，纺织学报，2005年12月，第26卷第6期，123-125
后记（致谢）：感谢霍永忠教授对于本课题的指导和建议，包括课题方向的确定，实验材料的准备，实验方案的改进等方面提供的帮助，也感谢他在实验室和实验设备上提供的支持。感谢晏艳同学在课题完成过程中的细心帮助，包括实验设备和相关软件的使用方式，实验过程中的注意事项，为解决困难提出的具体建议以及对设备故障的检修。感谢高昆同学的热心帮助，包括实验设备和相关软件的调试，对可能出现的问题的提醒以及对设备故障的检修。
形状记忆合金论文
形状记忆合金 摘要：扼要地叙述了形状记忆合金及其机理, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。 关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 引言：有一种特殊的金属材料,经适当的热处理后即具有回复形状的能力,这种材料被称为形状记忆合金( Shape Memory Alloy ,简称为SMA) ,这种能力亦称为形状记忆效应(Shape Memory Effect , 简称为SME) 。通常,SMA 低温时因外加应力产生塑性变形,温度升高后,克服塑性变形回复到所记忆的形状。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA）是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外，这种合金的另一个独特性质是在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”（又称“超弹性”，英文 pseudoelasticity）行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。 一、形状记忆合金的发展史 最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，
关于形状记忆合金在变体机翼方面的应用综述
关于形状记忆合金在变体机翼方面的应用综述 发表时间：2019-05-13T15:59:02.707Z 来源：《知识-力量》2019年8月26期作者：纪宇帆[导读] 形状记忆合金是目前很常用的一种智能材料，能够代替传统材料应用在广泛的工业领域。本文将通过综合比较分析不同文献及其理论依据，阐述形状记忆合金在航空航天领域的应用情况 （北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100191） 摘要：形状记忆合金是目前很常用的一种智能材料，能够代替传统材料应用在广泛的工业领域。本文将通过综合比较分析不同文献及其理论依据，阐述形状记忆合金在航空航天领域的应用情况，并对目前存在的问题和未来发展的方向一一论述。在变体机翼方面，文章从中文文献和外文文献中分别选取了几篇有代表性的进行阐述，分析得到了国内外不同研究方向的侧重点以及未来的发展趋势。同时文章对形状记忆合金在航空航天领域的应用情况做了小结，提出了一些个人观点与评价，也指出了目前存在的问题与未来发展的方向。关键词：形状记忆合金；航空航天；国内外对比 引言 传统材料通常不能实时感知环境以及自身状态的变化，更不能做到自适应和自修复[1]。因此，在诸多工业领域，尤其是航空航天这样复杂多变的领域，需要越来越多智能材料才可以实现高精度控制。形状记忆合金就是其中一种常见的智能材料。它利用形状记忆效应可以实现不同于普通合金的优异性能，尤其是在高温环境下，抗疲劳性能和延展性能更加凸显。 1 问题提出 早在20世纪50-70年代，就有了变后掠翼技术。这使得飞机兼具低速、跨声速、超声速飞行性能，但也存在结构复杂、操纵困难等问题,变形形式也很单一[2]。随着科学技术的进步，智能变体机翼技术逐渐兴起。在美国的主导下，一系列智能变形技术验证试验得以展开：1979年，NASA与波音公司签订了任务自适应机翼技术合同；1985年，NASA与罗克韦尔公司合作开展主动柔性机翼计划；1996年，上述计划又扩展为主动气动弹性机翼计划。U.Icardi等人也提出了一种基于SMA的变弯度机翼方案[3]：依靠两个同轴的SMA驱动管,通过离合器与定位压电电机连接到翼肋的桁架上，内外管分别控制向上与向下的运动；工作时可以给其中一个加热，另一个隔离使其不参与工作，从而实现特定方向的变形[4]。总之，SMA在变体机翼上的应用很广泛，是值得深入研究的问题之一。 2 中文文献综述 就近几年的中文文献来说，有关SMA在变体机翼上的应用的文章有53篇，其中期刊论文16篇，博士论文5篇，其余为硕士论文。下面将选择一些进行深入分析。刘逸峰、徐志伟两人利用驱动器的两个驱动杆上下位移实现蒙皮的变形，通过控制流经SMA的电流大小和通电时间对驱动器进行测控，还进行了驱动器加载控制实验和机翼风洞吹风测试实验[5]；雷鹏轩等人提出一种悬臂梁式柔性偏转结构，选择超临界翼型进行实验，并通过数学计算和折线图比较的办法给出了来流条件对SMA结构变形的影响[6]；周本昊通过差动驱动方式设计驱动机构，对机翼的各个部位进行了应力分析，又设计了测控系统，利用离散化PID控制算法对被控量进行控制[7]；刘俊兵等人根据实验分析出SMA卷簧的变形角与扭矩的关系，并对该驱动器承载能力进行了计算[8]；董二宝将智能变形机翼结构按动力学特性分为非主动变形过程和主动变形过程，并据此求出了各参数的最优解，最后利用SMA的热-力耦合特性给出了仿真结果[9]；聂瑞等人为了减小自适应机翼的波阻，对激波控制鼓包的特性进行了优化研究，在温度改变时，SMA能自动改变自身构型[10]。 3 外文文献综述 就近几年的外文文献来说，有关SMA在变体机翼上的应用的文章有81篇。不同作者对SMA的研究有不同的侧重点。Cees Bil等人主要研究的是三种不同的控制方法对机翼变形的影响，还在其中考虑了气动载荷下驱动器所需的功率与环境温度的影响[11]；S.Barbarino等人将民用运输机机翼后缘处的翼型弯度通过无铰链的光滑变形襟翼控制，利用数值方法和实验研究对驱动性能进行了估计[12]；J Colorado等人从仿生学的角度分析SMA在变体机翼中的驱动作用，并且利用SMA的传感功能实现了令人满意的跟踪误差，但在疲劳问题上还存在一定局限，SMA承受较大应力时寿命较短[13]；Thomas Georges等人以设计具有柔性外拱的变形机翼为重点，通过应力应变关系计算SMA元件的横截面和长度，进而确定其他部件的尺寸，完成设计[14]；Woo-Ram Kang等人为防止气动损失，利用SMA控制机翼形状，并用多种数值模拟软件将其与未变形机翼作比较，对尾翼偏转角与电流、压差之间的关系作了进一步分析[15]；Salvatore Ameduri等人基于SMA技术对变形结构进行优化，由四个弹性元件构成可变形肋系统，利用有限元模型呈现其主要特征[16]。 结论 综合上述文献，可以看出SMA在变体机翼中应用广泛。不同学者从不同侧面研究SMA可以得到不同结果。国内研究更多是通过解析的办法分析驱动结构的可行性，计算和优化更准确，但有时会受到其他无法量化的因素影响，导致其结果偏离实际；国外研究则更加侧重数值模拟软件的应用，对驱动性能的分析综合考虑多种环境因素，在实验过程中也更加注重比较，并且对SMA的疲劳寿命有所估计。后续的SMA应用技术应该朝向更高的疲劳强度、更先进的数值模拟技术发展。与此同时，机翼的形状变化也应趋于平稳，以减少气流分离，使飞机拥有更好的气动性能。 未来形状记忆合金在航空航天领域将朝着更规范化、成熟化的方向前进：变体机翼的重量将进一步减轻，连接过渡将更加平缓，气流分离损失将进一步减少，机翼的颤振情况也将进一步改善；航空发动机中的结构将充分考虑其材料特性，不仅仅用于调节尾喷口、进气口，还可用于涡轮叶片，机匣等关键部件；卫星的发射也将更加可靠，连接分离装置运行也会更加平稳。参考文献 [1]杨正岩,张佳奇,高东岳,刘科海,武湛君.航空航天智能材料与智能结构研究进展[J].航空制造技术,2017(17):36-48. [2]朱倩.基于SMA的变体机翼精确控制研究[D].南京航空航天大学,2010. [3]Icardi，U.& Ferrero，L.(2010).SMA Actuated Mechanism for an Adaptive Wing. Journal of Aerospace Engineering - J AEROSP ENG. 24. 10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000061. [4]张明德.变厚度机翼结构设计及精确控制[D].南京航空航天大学,2018. [5]刘逸峰,徐志伟.SMA驱动变厚度机翼结构设计及实验研究[J].江苏航空,2018(04):30-34.
第一章 材料的受力形变
第二章材料的力学 本章的目的是给出各种材料力学的宏观参数，从微观上探讨这些参数的物理本质。 可以说人们最早利用材料的性能是它的力学性能。从石器到青铜器再到铁器的发展历程基本上基于材料的力学性能。在我们的日常的学习生活中，所使用的材料，一般情况下也是基于材料的力学性能，如我们的桌椅板凳，书包等。力学性能是在设计各种工程结构时选用材料的主要依据。那么 问题1：什么是对材料的力学性能？ 材料在受到外力作用是一般会产生外形上的变化，当外力达到一定的值后材料会遭到破坏。要想给材料的力学性能下一个准确的定义很难，这里给出一个描述性的定义：材料的力学性能是材料的宏观性能，可以定义为材料抵抗外力与变形所呈现的性能一般是指材料是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征，如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。材料的力学性能通过有关标准试验测量，不同材料的力学性能差异较大。研究材料的力学性能是材料取得实际应用的基础。 第一节应力与应变 当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变。材料在受到外力作用时发生形变时，其原子、分子或离子间的相对位置和距离会发生变化，在材料的内部会产生原子、分子或离子间的附加内力来抵抗外力，并试图恢复到原来的状态，当达到平衡时，这种附加内力与外力相等、方向相反。那么， 问题2：能否用外力来直接描述或比较材料的受力情况？ 在材料的结构被破坏之前，内力与外力数值相等方向相反。由于不同或同种材料的构件的几何形状并不完全相同，形变量不能准确反映出材料的变形能力，尽管外力比较直观也容易出测量，但外力的方向不同或材料的形状不同等时材料的形变量往往不同，也就是说用外力或内力并不能准确的表示材料的受力强度。通常用应力和应变来表示材料的受力状况。材料单位面积上所受的附加内力，其值等于单位面积上所受的外力，即应力。表达式： F=σ/A （2-1） 式中σ为应力，F为外力，A为面积。 材料受力后，一般会发生形变，其截面积也发生相应的变化。若A表示受力后的截面积，则F为真实应力或名义应力，在工程上对于形变较小的材料，二者数值上相差不大。 应变(strain)：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。对于各向同性材料，有三种基本的应变类型：拉伸应变ε、剪切应变γ和压缩应变△。
形状记忆合金的应用现状与发展趋势
形状记忆合金的应用现状与发展趋势 摘要：综述了形状记忆合金的发展概况，简要介绍了形状记忆合金在不同领域的应用现状，分析了当前形状记忆合金研究中存在的问题，指出了今后的发展前景与研究方向。 关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 一、引言 形状记忆合金(Shape Memory Alloy ,SMA) 是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应(Shape Memory Effect ,SME) 。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 二、形状记忆合金的发展史与现状 在金属中发现现状记忆效应最早追溯到20世纪30年代。1938年。当时美国的 Greningerh和Mooradian在Cu-Zn合金小发现了马氏体的热弹件转变。随后，前苏联的Kurdiumov对这种行为进行了研究。1951年美国的Chang相Read 在Au47·5Cd(％原子)合金中用光学显微镜观察到马氏体界面随温度的变化发生迁动。这是最早观察到金属形状记忆效应的报道。数年后，Burkhart 在In-Ti 合金中观察到同样的现象。然而在当时，这些现象的发现只被看作是个别材料的特殊现象而未能引起人们足够的兴趣和重视。直至1963年，美国海军武器实验室的Buehler等人发现了Ni-Ti合金中的的形状记忆效应，才开创了“形状记忆”的实用阶断[1]。
生产过程中的风险控制和安全管理
仅供参考[整理] 安全管理文书 生产过程中的风险控制和安全管理 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共6 页
生产过程中的风险控制和安全管理 生产安全管理可以归纳为生产过程中对人、设备、环境风险因素的评估、控制和消除的综合管理。生产企业在开展安全性评价工作的基础上,通过应用风险控制的基本方法,可以对企业的安全管理起到积极的 主导作用,促进安全生产良性循环。 1风险控制的方法 每个企业的安全生产都有其自身的特点,在风险评估的基础上,如 何实现风险的控制和消除呢?在实际生产过程中通常采取以下几种基本方法。 1.1消除法 这是从根本上消除危险源的首选方法,也是最彻底的方法。生产现场有相当多的危险源,如孔、洞、井、地沟盖板和栏杆缺口、导线绝缘破损、压力容器泄漏、旋转机械的异常运行,温度、压力、流量等参数的超标等,这些都是可以消除的,对于此类危险源,一经发现应当立即消除。 1.2代替法 在条件允许的情况下,用低风险、低故障率的设备代替高风险设备。例如,在检修过程中,用新型清洗剂代替汽油清洗轴承等零部件,可以有效防止现场使用易燃易爆物品引发的各类火灾事故。 1.3隔离法 对危险源进行隔离,是安全生产中最常用的方法。针对客观存在的危险源,利用各种手段对其进行有效的隔离和控制,以确保危险源在指 定区域或范围内处于可控、在控状态。以下都是一些有效的做法:电力设备在进行检修作业时,将检修设备按工作票制度要求从正常运行的生 第 2 页共 6 页
产系统中隔离出来;拉开刀闸,利用明显的断开点把检修设备和运行设 备相隔离;关闭阀门并在法兰处加上盲板,把检修的系统和运行中的系 统相隔离;在带电设备与检修现场之间,设置安全网或安全围栏,将作业环境和运行设备相隔离;把乙炔、氢气、氧气、汽油等易燃易爆物品存放在距生产地点50m以外的危险品仓库,使危险品与生产现场相隔离等。 1.4工程方法 通过改进设计、改造系统等工程方法来降低风险程度。在生产实践中,通常会发现一些系统、设备、装置等在设计或安装时已经存在不安全或不合理的因素,可能诱发或导致工作人员发生事故,或容易使工作 人员产生疲劳甚至危害身体健康等。例如,如果老旧机组控制系统的控制方式比较落后,自动化程度低,大部分采用手动方式,机组整体安全性能差,那么运行人员监视和调控的工作强度就比较大,风险也较大。在这种情况下可以对控制系统进行数字式电液控制系统(DEH)和分散控制系统(DCS)改造,这样的工程改造对提高机组整体安全水平和设备运行可 靠性,减少因人为因素造成的不安全事件,减轻工作人员劳动强度,保证机组安全、稳定运行,都将起到非常重要的作用。 1.5个人防护 通过配备安全帽、安全带、安全网、防坠器、绝缘工具、耳塞等各类劳动保护用品,可以实现对工作人员人身健康的保护。由于工作环境和条件的限制以及在生产过程中客观存在的风险,有针对性地选择个体防护装备,是减少和预防不安全事件发生、防止工作人员健康受到损害所采取的必要手段,也是保护工作人员人身安全的最后手段。针对特定工作环境所存在的可能风险,生产企业要为工作人员提供符合要求的个人防护装备,例如:进入生产现场要配戴安全帽,在2.5m高度以上作业要 第 3 页共 6 页
形状记忆合金论述3000字论文
形状记忆合金论述 摘要：形状记忆合金，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的形变，恢复其形变原始形狀的合金材料。这种合金在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏相变体。 关键词：形状记忆合金、马氏相变体、记忆效应 引言：形状记忆合金材料兼有传感和驱动的双重功能，是一种智能结构中技术成熟性很高的功能材料，可以实现机械结构的微型化和智能化。形状记忆效应(SME)即某种材料在高温定形后，冷却到低温(或室温)，并施加变形，使它存在残余变形[1,2]。当温加热超过材料的相变点，残余变形即可消失，恢复到高温时的固有形状，如同记住了高温下的状态。SMA及其驱动控制系统具有许多的优点，如高功率重量比，适于微型化；集传感、控制、换能、致动于一身，结构简单，易于控制；对环境适应能力强，不受温度以外的其他因素影响等，有着传统驱动器不可比拟的性能优点。形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。 一、发展史 1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。记忆合金的开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为"神奇的功能材料"。 最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年作出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的TiNi合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了材料科学界与工业界的重视。到70年代初，CuZn、CuZnAl、CuAlNi等合金中也发现了与马氏体相变有关的形状记忆效应。几十年来，有关形状记忆合金的研究已逐渐成为国际相变会议和材料会议的重要议题，并为此召开了多次专题讨论会，不断丰富和完善了马氏体相变理论。在理论研究不断深入的同时，形状记忆合金的应用研究也取得了长足进步，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。 二、功能机理 形状记忆合金(Shape Memory Alloys，简称SMA)是一种能够记忆原有形状的智能材料。当合金在低于相变态温度下，受到一有限度的塑性变形后，可由加热的方式使其恢复到变形前的原始形状，这种特殊的现象称为形状记忆效应（Shape Memory Effect，简称SME）。而当合金在高于相变态温度下，施以一应力使其受到有限度的塑性变形（非线性弹性变形）后，可利用直接释放应力的方式使其恢复到变形前的原始形状，此种特殊的现象又称为拟弹性（Pseudo Elasticity，简称PE）或超弹性（Super Elasticity）。这两种形状记忆合金所拥有的独特性质在普通金属或合金材料上是无法发现的。
生产过程控制程序文件
生 产 过 程 控 制 程 序 文 件 文件编码：MJ/QP-001
审核会签表
文件分发明细表
制定和修改记录
1.目的 确保生产全过程处于受控状态，保证产品加工的一致性和稳定性，满足顾客的需求。 2.范围 本程序适用于公司酒类产品生产的全过程，包括人员、机械设备、物料、环境等方面的有效控制。 3.权责 生产部：负责按作业指导书进行生产，确保产品质量；负责设备调整和维修。质检部：负责生产过程的巡回检查以及进行有关指标的检验，反馈，正确做出结论。 技术中心：负责工艺制定、监控。 其他部门：负责监督、配合。 5.内容及要求 生产开始前 首先，各生产相关部门应对生产流程、程序文件、作业指导书等生产指导文件整理确认。对人员编制定岗定位。对各岗位生产操作人员进行相关岗位知识的培训，确保各岗位生产操作人员有可以任职的操作技能知识。QC应充分了解在线QC作业的有关要求及有关检验规范。
生产前要做好卫生清洁工作，并严格按照有关程序以及作业指导书等要求做好生产前的卫生消毒工作，确保生产内外环境符合要求。 原材料由当班组长按照生产计划、相应的程序领用。 生产前对机械、设备进行调试运行，确保生产顺利。 生产过程 生产过程中，对人员、机械设备、原材料、程序规定、环境卫生等的控制按照有关的程序及操作指导书进行运作、操作。生产部应确保有关作业指导书在各个生产岗位上得到有效遵守，对不符合项应及时更改修正，保证作业指导文件的切实有效。 生产过程中，各岗位操作人员严格按照工艺流程、工艺参数、作业指导书予以执行，尤其对各关键控制点，发现问题应及时汇报，并作适当反应，采取相关的纠偏措施。 QC应对生产线进行实时监督，并依据检验规范进行检验或测试工作，依相应的规定记录结果。如发现异常状况，及时要求车间管理人员进行纠正，纠正后需经QC确认方可。 技术中心人员应定时对生产线进行巡回检查，并做相关记录。 生产部管理人员应不定时审核作业人员的使用材料方式及仪器、设备设定是否正确，随时了解产品质量状况适时发现问题，做好纠偏和预防措施。 若生产过程中出现不合格品等须按照《产品质量事故处理程序》进行处理。 停机过程 生产过程由于设备故障停机的，维修部门应及时进行检修，检修中及检修后严格按照有关操作指导书执行操作。检修合格后，应按故障停机、计划停机等，对不同情况作不同的清洗）。 若为生产异常对产品质量有不良影响时，经生产线当值主管确认后，立即停止生产或采取其他相应措施，待问题解决后，经QC人员确认后才可恢复生 产。 生产结束
形状记忆合金文献综述
形状记忆合金性能及其应用 摘要：形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性效应、高阻尼特性、电阻突变效应以 及弹性模量随温度变化等一般金属不具备的力学特性，使其在仪器仪表、自动控制、机器人、机械制造、汽车、航天航空、生物医学等工程领域都能发挥重要的作用，对其本 构性能和在工程应用中的性能的研究十分必要。形状记忆合金作为一种特殊的新型功能 材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 关键字：形状记忆合金形状记忆合金效应分类应用 1形状记忆合金简介 1.1 形状记忆材料是指具有形状记忆效应(shape memory effect，简称SME)的材料。形 状记忆效应是指将材料在一定条件下进行一定限度以内的变形后，再对材料施加适当的 外界条件，材料的变形随之消失而回复到变形前的形状的现象。通常称有SME的金属材料为形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金(CuZnAl 和CuAlNi) 。 1.2 至今为止发现的记忆合金体系： Au-Cd、Ag-Cd、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Sn、Cu-Zn-Ga、In-Ti、Au-Cu-Zn、Fe-Pt、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb、U-Nb和Fe-Mn-Si等。 1.3 形状记忆合金的历史只有70多年，开发迄今不过20余年，但由于其在各领域的特效应用，正广为世人所瞩目，被誉为"神奇的功能材料"，其实用价值相当广泛，其应用范围涉及机械、电子、化工、宇航、能源和医疗等许多领域。 2形状记忆合金效应分类 2.1 单程记忆效应 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过
药品生产过程防止差错与混淆管理质量风险评估报告
贵州柏强制药有限公司Guizhou Berkin Pharmaceutical Co., Ltd.
关于成立防止差错与混淆管理质量风险评估小组的决定 司属各部门： 为了防止生产过程产生差错与混淆的影响，同时能够达《药品生产质量管理规范》2010版的要求，引入风险管理机制，差错与混淆的风险因素进行评估，对可能的危害进行判定,对于每种危害可能产生损害的严重性和危害的发生概率进行了估计,在某一风险水平不可接受时，建议采取了降低风险的措施，并在验证或日常监督管理中进行控制。经质量风险管理委员会研究决定，成立质量风险评估小组。 组长：苏荣礼 成员： 质量部-------- 刘甫兴蔡晓梅李政田伟叶利 生产部-------- 李华邱金梁 工程部-------- 方红明方燎 物资部-------- 冉瑞模 行政部-------- 张志超 质量风险管理委员会 年月日
目录 1 目的................................................. 错误!未定义书签。 2 适用范围............................................. 错误!未定义书签。 3 定义................................................. 错误!未定义书签。4风险管理成员及其职责 ................................. 错误!未定义书签。5风险评估............................................. 错误!未定义书签。6风险分析............................................. 错误!未定义书签。药品生产过程差错与混淆风险分析表 ...................... 错误!未定义书签。风险评价............................................... 错误!未定义书签。 7.风险控制............................................. 错误!未定义书签。降低风险控制措施表..................................... 错误!未定义书签。 8 风险评估结论......................................... 错误!未定义书签。9风险管理结果和回顾 ................................... 错误!未定义书签。
生产过程控制程序91354
1.目的 通过对生产过程的控制，确保生产过程处于受控状态，以满足客户要求。 2.范围 本程序适用于公司所有产品的生产过程控制。 3.定义 无 4. 职责 4.1供销部 4.1.1负责根据合同要求，及发货需要，制定销售计划。 4.1.2 负责生产过程中所需原辅材料、包装材料的采购。 4.2生产部 4.1.1 生产部经理负责确保本程序的有效实施和生产过程中的综合调度。 4.1.2负责按生产任务书组织实施生产，完成生产任务。 4.1.3负责对生产过程中的卫生、质量、关键控制点及控制参数进行管理控制。 4.1.4车间班主任、班组长及相关人员共同对本程序在本班组各工序的正确有效运行负责。 4.1.5负责组织生产设施维修管理。 4.1.6负责对符合产品生产所需的工作环境进行控制。 4.3质检部 4.3.1负责对生产的产品实施验证、生产过程中关键点、操作方法及操作规程、产品质量、安全作业等进行监督检查检验。确保生产过程和产品质量符合相应工艺及相关规定和标准要求。 4.3.2 质检部负责生产过程中的质量监控，及质量与安全问题的反馈、纠正和追踪，并负责产品品质的确认。 4.3.3 产品质量技术员负责生产工艺文件的编制与生产工艺的改良。 5. 程序 5.1 生产策划和准备 5.1.1 食品加工工艺策划和准备 5.1.1.1 按照新产品开发的设计输出文件编制每类食品的加工工艺文件，包括： 1）食品工艺流程及描述，由质检部负责编制； 2）产品包装明细表，由质检部负责编制； 3）原料辅料和食品直接接触材料特性由质检部负责组织编制； 4）作业指导书（包括设备、过程、卫生等），由生产部、质检部、技术员负责编制； 5）根据公司生产产品类别制订的《HACCP计划书》 6）其它合适文件，由相关部门负责编制。工艺文件编制完成经审批后交办公室统一控制发放。 5.1.1.2 每天生产前，技术员落实工艺技术准备工作，确认生产过程中相应的工艺文件是否完全具备并且满足要求。 5.1.1.3 每天生产前，生产设备管理员确认生产所需要的设备设施是否完全具备并且满足要求。 5.1.2 质量控制准备 5.1.2.1 当值质检员负责确认食品质量检验规范齐备和检测仪器设备运行正常。 5.1.3 物料准备:生产部应根据供销部门签订的合同发货要求及生产物资库存情况，制定出产品“生产计划表”的生产经理批准，并下发到各生产车间实施，由生产车间主任按照已批准的“生产计划表”,开出“领料出单”到仓库领料，并发放至生产部收料区。当所需物资不
高分子形状记忆合金的发展及趋势
高分子形状记忆合金的发展及趋势 摘要：本论文主要讨论形状记忆合金相关内容,扼要地叙述了形状记忆合金的发现以及发展历史和分类, 介绍了形状记忆合金在工程中应用的现状以及发展前景。 关键词：形状记忆合金、形状记忆合金效应、应用 1.形状记忆分子材料的特性 形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后,通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。研究表明, 很多合金材料都具有SME ,但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的,才具有利用价值。到目前为止,应用得最多的是Ni2Ti 合金和铜基合金 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料,是集感知与驱动于一体的智能材料,因其功能独特,可以制作小巧玲珑、高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目,并获得了广泛应用。 1.1单程记忆效应： 形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 1.2双程记忆效应： 某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 1.3全程记忆效应： 加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。 2.形状记忆效应的应用 迄今为止,形状记忆合金在空间技术、医疗器械、机械器具、电子设备、能源开发、汽车工业及日常生活各方面都得到了广泛的应用,总的来说,按使用特性的不同,可归纳为下面几类: 2.1.自由回复 SMA 在马氏体相时产生塑性形变,温度升高自由回复到记忆的形状。自由回复的典型例子是人造卫星的天线和血栓过滤器。美国航空航天局(NASA) 将Ti2Ni
(危险源及风险辨识)制药企业生产过程中常见危险有害因素辨识与综合控制措施
制药企业生产过程中常见危险有害因素辨识与综合控制措施 一.生产过程中常见危险有害因素辨识 危险有害因素会造成人员伤亡，财产损失，影响人体健康，造成环境破坏等危害，通过对生产中存在的危险有害因素的辨识，可以有效地预测发生事故或造成职业危害的可能性及其严重程度，危险有害因素的辨识与控制是安全规章制度建设的核心，能够有效提高规章制度的目的性和针对性，能够保障安全生产，是落实“安全第一，预防为主”的具体体现，是落实科学发展观和构建和谐社会的需要；是企业实现安全生产和可持续发展的必要条件。在制药企业，药品生产中的原辅料很多是危险化学品（如甲醇、乙醇、丙酮、浓盐酸等），具有易燃易爆和腐蚀性。且在生产过程通常需要加热、冷却、加压等复杂工艺，这就决定了整个生产过程中存在诸多危险有害因素，因此通常会发生火灾、爆炸、灼烫、中毒和窒息、机械伤害等事故。 1.火灾 火灾是原料药生产企业中常见的危害。例如： 1.1在原料药合成生产中大多会用到乙醇、丙酮、甲醇等易燃易爆物品，这些物料具有闪点低，易挥发等特性，遇到明火或静电，很容易发生着火事故； 1.2在设备改造、检修过程中，违章动火，或防范措施未落实到位，极易发生火灾； 1.3由于电气设备老化、短路，造成过载、过热现象，很容易发生火灾； 1.4雷击也是造成建筑物、配电设施火灾的不容忽视的因素。 2、爆炸 爆炸是制药企业危险性较大的危害，其破坏作用主要来源于爆炸过程中产生的冲击波。爆炸主要有两种类型： 2.1物理性爆炸—例如锅炉压力容器由于压力过高，安全阀失灵，当压力大于其强度极限，就会造成爆炸。 2.2化学性爆炸—当可燃物挥发，并与空气充分混合，达到爆炸极限，在遇到明火或静电时，就会产生化学爆炸。如小容量注射剂车间在灌封工序要用液化石油气或丙烷等燃气，当其在空气中的浓度达到1.5%～9.5%时，
形状记忆合金材料的应用
形状记忆合金材料的性质与应用综述 【摘要】形状记忆合金是一种新型功能材料，在各个领域有着广泛的应用。本文简要介绍了形状记忆合金的特性、应用以及发展前景。 【关键词】形状记忆合金应用发展现状 【引言】形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA），是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。最早关于形状记忆效应的报道是由Chang及Read等人在1952年做出的。他们观察到Au-Cd合金中相变的可逆性。[3]后来在Cu-Zn合金中也发现了同样的现象，但当时并未引起人们的广泛注意。直到1962年，Buehler及其合作者在等原子比的 Ti-Ni合金中观察到具有宏观形状变化的记忆效应，才引起了科学界与工业界的重视。这种新型功能材料目前已广泛用于电子仪器、汽车工业、医疗器械、空间技术和能源开发等领域。 一、形状记忆合金的分类 1、单程记忆效应：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。 2、双程记忆效应：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 3、全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。 二、形状记忆合金的特性 1、形状记忆效应：合金在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后的形状，但当温度上升到某一温度，材料会自动回复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状保持记忆，这种效应称为形状记忆效应。 2、超弹性：在高于A f点、低于M d点的温度下施加外应力时产生应力诱发马氏体相变,卸载就产生逆相变,应变完全消失,回到母相状态,表观上呈现非线性拟弹性应变,这种现象称为超弹性。 3、高阻尼特性：形状记忆合金在低于Ms点的温度下进行热弹性马氏体相变，生成大量马氏体变体(结构相同、取向不同)，变体间界面能和马氏体内部孪晶界面能都很低，易于迁移，能有效地衰减振动、冲击等外来的机械能，因此阻尼特性特别好。 4、耐磨性：在形状记忆合金中，Ti-Ni合金在高温(CsCl型体心立方结构)状态下同时具有很好的耐腐蚀性和耐磨性。可用作在化工介质中接触滑动部位的机械密封材料，原子能反应堆中用做冷却水泵机械密封件。 5、逆形状记忆特性：将Cu-Zn-Al记忆合金在Ms点上下的很小温度范围内进行大应变量变形,然后加热到高于Af点的温度时形状不完全恢复，但再加热到高于200oC时却逆向地恢复到变形后的形状，称为逆形状记忆特性。 三、形状记忆合金在各领域的应用 1、医疗方面： Ni-Ti合金是医用生物材料的佼佼者，在临床医学和医疗器械等方面广泛应用。 [1]如介入疗法，将各类人体腔内支架、经过预压缩变形后,能够经过很小的腔隙安放到人体血管、消化道、呼吸道、以及尿道等各种狭窄部位，支架扩展后，在人体腔内支撑起狭小的腔道。具有疗效可靠、使用方便、可大大缩短治疗时间和减
制药企业生产过程中常见危险有害因素的辨识与综合控制(正式版)
文件编号：TP-AR-L7422 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 制药企业生产过程中常见危险有害因素的辨识与综合控制(正式版)
制药企业生产过程中常见危险有害 因素的辨识与综合控制(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一.生产过程中常见危险有害因素辨识 危险有害因素会造成人员伤亡，财产损失，影响 人体健康，造成环境破坏等危害，通过对生产中存在 的危险有害因素的辨识，可以有效地预测发生事故或 造成职业危害的可能性及其严重程度，危险有害因素 的辨识与控制是安全规章制度建设的核心，能够有效 提高规章制度的目的性和针对性，能够保障安全生 产，是落实“安全第一，预防为主”的具体体现，是 落实科学发展观和构建和谐社会的需要；是企业实现 安全生产和可持续发展的必要条件。在制药企业，药
形状记忆合金综述
形状记忆合金 摘要：扼要地阐述了形状记忆合金机理、常用制备方法、介绍了形状记忆合金的发展前景。 关键词：形状记忆合金、形状记忆效应、NiTi、锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工、粉末成形、包套碎片挤压成形、溅射沉积薄膜 引言：形状记忆合金是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性变形并固定成另一种形状后，通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金具有的能够记住其原始形状的功能称为形状记忆效应。研究表明，很多合金材料都具有SME，但只有在形状变化过程中产生较大回复应变和较大形状回复力的，才具有利用价值。到目前为止，应用最多的是Ni2Ti合金和铜基合金。 形状记忆合金作为一种特殊的新型功能材料，是集感知与驱动于一体的智能材料，因其功能独特，可以制作小巧玲珑，高度自动化、性能可靠的元器件而备受瞩目，并获得了广泛应用。 1 形状记忆效应的机理 具有马氏体逆转变，且M s与A s温度相差很小的合金，将其冷却到M s点一下，马氏体晶核随着温度下降逐渐长大，温度上升的时候，马氏体相又反过来同步地随温度升高而缩小，马氏体相的数量随温度的变化而发生变化，这种马氏体称为热弹性马氏体。 在M s以上某一温度对合金施加外力也可引起马氏体转变，形成的马氏体称为应力诱发马氏体。有些应力诱发马氏体也属弹性马氏体，应力增加时候马氏体长大，反之，马氏体缩小，应力消除后马氏体消失，这种马氏体称为应力弹性马氏体。应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变，当除去应力时，这种附加应力也随之消失，这种现象称为超弹性或者伪弹性。 将母相淬火得到马氏体，然后使马氏体发生塑性变形，变形后的合金受热时，马氏体发生逆转变，开始回复母相原始状态，唯独升高至A f时，马氏体消失，合金完全恢复到母相原来的形状，呈现形状记忆效应。如果对母相施加应力，诱发其马氏体形成并发生形变，随后逐渐减小应力直至除去时，马氏体最终消失，合金恢复至母相的原始形状，呈现伪弹性。 2 形状记忆合金的加工方法 加工工艺：锻造→热挤压→轧制和拉拔→冷加工→粉末成型→
生产工艺管理控制程序
生产工艺管理控制程序 1.目的 建立与生产相适应的生产工艺管理制度，确保生产条件（人员、环境、设备、物料等）满足化妆品的生产 质量要求。特制订本程序。 2.适用范围 适应于各车间生产工序的工艺参数、材料、设备、人员和测试方法等所有影响产品质量的生产阶段。 3.职责 3.1计划:负责制订《生产计划》负责生产过程中的综合调度。 3.2生产部：负责生产动力设施及时供给合格的水、蒸压缩空气、空气、电力等资源；编制设备的操作规程, 设备维护保养; 负责按生产指令单，在规定的工艺要求和质量要求下，组织安排生产，并对生产过程进行控制。 3.3仓库：负责按照生产派工单所开具的领料单进行原辅材料发放接收对各车间退回的物料做入库工作。 3.4技术研发部：负责生产工艺技术及半成品标准制定。在首次生产时进行指导。明确关键工序和特殊工序。 负责编制工艺规程和作业指导书。 3.5质保部:负责所有原辅材料、半成品、成品按品质标准进行检验 负责安排现场巡检员对生产现场的产品质量进行过程监督。 4.内容 4.1生产前的准备工作 1）计划调度员考虑库存情况，结合车间的生产能力，制订《生产计划》，经经理批准后，发放至相关部门作为采购和生产依据。 2）在确保每个生产订单所有原物料配套齐全后下达，生产车间根据生产计划制定生产指令，生产前由车间负责人下达批生产指令，包含批号、批生产量、执行标准、生产流程、生产配方等信息。 3）生产部根据周计划编制《车间每日作业计划》，车间主管/班长把计划分解到各小组或生产线直至各岗位，并对每日计划执行情况进行跟踪。 4）各车间均须严格按确定的日生产计划安排工作，一切有影响计划实施的因素或异常现象产生，车间主管需做有效的记录，每周统一汇总，报备生产部。 1）各相关责任人员根据生产需要，确认供给合格的水、蒸汽、压缩、空气、电力等资源，保障生产设备的正常运转。
药品生产过程控制与风险管理
药品生产过程控制与风险管理 主要内容 药品生产管理基本要求 防止污染与交叉污染得措施 药品生产关键工艺控制(固体制剂案例) 验证状态得维护 药品生产管理基本要求 生产工艺与质量标准符合法规要求 《药品注册管理办法》第29条 申请人获得药品批准文号后,应当按照国家食品药品监督管理局批准得生产工艺生产。药品监督管理部门根据批准得生产工艺与质量标准对申请人得生产情况进行监督检查。QPawiM6。 2010年版GMP第184条: 所有药品得生产与包装均应当按照批准得工艺规程与操作规程进行操作并有相关记录,以确保药品达到规定得质量标准,并符合药品生产许可与注册批准得要求。QOzdmV8。 生产管理总纲:依法生产
强调现场管理 对生产过程中影响产品质量得各个因素进行控制,确保能够持续稳定地生产出符合预定用途与注册要求得药品。 卫生管理 ※洁具管理:分类、整洁 ※工衣清洗:按时、区分 ※更衣要求:标准程序更衣 ※清洁、消毒:规定、执行与记录 物料控制 ※状态标识明确、信息完整 ※数量、帐、卡与物一致 ※放行控制明确,质量参与 ※特殊物料管理(不合格物料、召回产品),规定区域、标识、隔离与记录 ※储存条件 标识管理 ※文件、记录标识:有效版本控制 ※设备状态标识:完好／运行／待修／停用 ※各种容器标识:已清洁／待清洁／有效期限 ※生产区域标识:已清洁／待清洁／相关生产区域使用 ※生产状态标识:生产品名／批号／规格/生产开始时间 ※管道内介质名称及流向 ※计量标识等:校验合格／有效期／停用／校验不合格等
人员管理 ※就是否进行基本知识、基本技能得培训 ※就是否经培训与考核合格允许上岗 ※记录及时规范 ※规范执行 最终实现: 现场整洁、有序; 标识完整、清晰; 记录填写完整、清晰、及时; 行为符合SOP 采取措施最大限度减少生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错得风险。※污染来源: 硬件固有风险(布局、材料、空调系统、设备选型) 人员及其操作引入风险(物料流转、清洁、环境监控) ※基于产品生产特点查找污染得风险点并采取措施 普通制剂:易产尘(交叉污染)与辅料多(混淆、差错) 无菌制剂:污染(微生物、尘粒、热源) 包装操作:同时包装多个规格品种等情况 批号管理 第185条应当建立划分产品生产批次得操作规程,生产批次得划分应当能够确保同一批次产品质量与特性得均一性。FMuxtRJ。