Feasibility of magnetic shape memory alloy polymer composites for mechanical vibration applications
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi
Authors
Date
2017-04-24
Department
Major/Subject
Functional Materials
Mcode
CHEM3025
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
78
Series
Abstract
This thesis focuses on studying how magnetic shape memory-epoxy composites could be utilized in vibrational damping applications from commercial standpoint. Most of the magnetic shape memory alloy (MSMA) research focuses on large, single crystals, but MSM-epoxy composites allow utilizing of small MSM crystals. Producing small crystals is cost efficient. The literature part of the thesis presents: MSM phenomenon based on the MSMAs’ unique magnetic properties and crystal structure, principles of vibration damping, MSM-epoxy composite’s structure and analysis of possible commercial applications for MSM-epoxy composites. A demonstration device was built for studying MSM-epoxy composite´s damping properties. Electrical coils were built and a LabVIEW-program were programmed to actively control the magnetic field. The source vibration was produced by speaker which was connected to a function generator. The samples were produced from 35 vol-% Ni-Mn-Ga powder and 65 vol-% Loctite 9455 epoxy. Samples were vacuum treated before curing. Reference samples were produced from steel powder and pure epoxy. Samples were tested by altering applied magnetic field with stresses of 0.5 - 5.5 MPa and frequencies of 0.25 - 2 Hz. No repeatable effect of magnetic field was observed in any studies. Focal results include other properties of the composite. When temperature is increased the stiffness of the composite decreases. The time dependent relaxation of the epoxy increases the stress on MSM particles during continuous stressTässä työssä tutkitaan miten magneettisia muistimetalli-epoksi -komposiitteja voidaan hyödyntää värähdyksen vaimennus sovelluksissa. Suurin osa magneettisten muistimetalli seosten (MSMA) tutkimuksesta kohdistuu suurikokoisiin yksikiteisiin, mutta MSM-epoksi-komposiitit mahdollistavat myös pienten MSM-kiteiden hyödyntämisen. Pienten kiteiden valmistaminen on erittäin kustannustehokasta. Työn kirjallisessa osiossa esitetään: MSM ilmiö seoksen magneettisten ominaisuuksien sekä kiderakenteen avulla, värähtelyn vaimennuksen perusperiaatteet, MSM-epoksi komposiitin rakenne ja analyysi mahdollisista kaupallisista sovelluksista. MSM-epoksi komposiittien värähtelyn vaimennus ominaisuuksien tutkimiseksi rakennettiin demonstraatiolaite. Laitteeseen rakennettiin käämit ja ohjelmoitiin LabVIEW-ohjelma magneettikentän aktiivista ohjausta varten. Herätevärähtely tuotettiin funktiogeneraattoriin liitetyllä kaiuttimella. Näytteet valmistettiin 35 til-% Ni-Mn-Ga jauheesta ja 65 til-% Loctite 9455 epoksista. Näytteet vakuumikäsiteltiin ennen niiden kovettumista. Referenssinäytteitä tehtiin teräsjauheesta ja puhtaasta epoksista. Näytteitä testattiin vaihtelevalla magneettikentällä 0.5 – 5.5 MPa jännityksillä ja 0.25 - 2 Hz taajuuksilla. Magneettikentän toistettavaa vaikutusta ei todettu kokeissa. Keskeisimmät tulokset liittyvät komposiitin muihin ominaisuuksiin. Lämpötila vaikuttaa merkittävästi komposiitin kovuuteen ja epoksin relaksoituminen ajan suhteen kasvattaa MSM-jauheeseen kohdistuvan paineen suuruutta jatkuvan puristuksen alaisena.Description
Supervisor
Hannula, Simo-PekkaThesis advisor
Aaltio, IlkkaNilsén, Frans
Keywords
MSM, composite, vibration, damping, polymer