迄今發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應的合金體系中已得到實際應用的還僅局限于Ti-Ni和Cu-Zn-Al、 Cu-Ni-Al和Cu-Al-Mn系合金(Fe-Mn-Si 系記憶合金也在開發(fā)應用中)。其重要應用領域包括: 電子、 機械、 能源、 宇航、 土木、 汽車、 醫(yī)療及日常生活等領域。

表1-2列舉了形狀記憶合金的部分應用實例, 其中醫(yī)療上的應用和部分反復使用次數(shù)高以及條件苛刻領域的工業(yè)應用, 目前還只能靠Ti-Ni系記憶合金來完成。其他領域的應用, Ti-Ni基和部分銅基記憶合金均可完成。

表1-2 形狀記憶合金的部分應用實例

下面擇其典型應用加以概述。

(1)管接頭

形狀記憶合金連接件結構簡單、 質(zhì)量輕、 所占空間小, 并且安全性高、 拆卸方便、 性能穩(wěn)定可靠, 在連接密集部件、 不可焊部件、 人類不易到達區(qū)域的工程部件(如深水工程、 太空工程)、 異種材料的連接等方面更顯示了其優(yōu)越性。 已被廣泛用于航天、 航空、 電子和機械工程等領域。其中管接頭是形狀記憶合金最成功的應用之一。管接頭的使用方法如圖1-1所示[7]。待接管外徑為(見圖1-1(a)), 將內(nèi)徑為(1-4%)的Ti-Ni基形狀記憶合金(或銅基形狀記憶合金)經(jīng)過單向記憶處理后(見圖1-1(b)), 在低溫下(〈Mf)用錐形模具擴孔, 使其直徑變?yōu)?1+4% )(見圖1-1(c)), 擴徑用潤滑劑可采用聚乙烯薄膜;在保持低溫下將被接管從管接頭兩頭插入(見圖1-1(d)), 去掉保溫材料, 管接頭溫度上升到室溫時, 由于形狀記憶效應, 其內(nèi)徑恢復到擴管前尺寸, 即可實現(xiàn)管路的緊固連接(見圖1-1(e))。

圖1-1 形狀記憶合金管接頭使用示意圖

圖1-2所示為利用Cu-18.4Al-8.7Mn-3.4Zn-0.1Zr記憶合金制備的管接頭進行異(同)種材質(zhì)管棒連接實物照片。

圖1-2 Cu-18.4Al-8.7Mn-3.4Zn-0.1Zr記憶合金管接頭的異(同)種材質(zhì)管棒連接

(2) 緊固鉚釘

工程中通常采用鉚釘和螺栓進行緊固, 但在某些場合(例如在密閉真空中)很難進行操作, 而采用銅基或Ti-Ni基形狀記憶合金緊固鉚釘則可較容易地實現(xiàn)。如圖1-3所示[8], 鉚釘尾部記憶成形為開口狀, 緊固前, 將鉚釘在干冰中冷卻后把尾部拉直, 插入被緊固件的孔中, 溫度上升產(chǎn)生形狀恢復, 鉚釘尾部叉開即可實現(xiàn)緊固。此外, 已投入實際應用的形狀記憶合金連接緊固件還有薄壁管與封頭的密封圈、 緊固螺釘、 螺母、 軸承定位圈等。

圖1-3 形狀記憶合金緊固鉚釘使用示意圖