(3)調(diào)節(jié)器

利用形狀記憶合金在加熱時(shí)恢復(fù)形狀的同時(shí)其恢復(fù)力可對(duì)外做功的特性, 能夠制成各種驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)元件。此類驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)集感溫與驅(qū)動(dòng)于一體, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 靈敏度高, 可靠性好, 一直是科研工作者的研究熱點(diǎn)之一[9,10]。圖1-4所示為汽車上使用的銅基或Ti-Ni基形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)節(jié)溫器[11]。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用效率最高的溫度范圍為60~80℃, 當(dāng)實(shí)際溫度高于此溫度時(shí), 記憶合金彈簧伸長(zhǎng)壓縮偏置彈簧, 打開循環(huán)水冷卻系統(tǒng);當(dāng)溫度較低時(shí), 偏置彈簧力大于記憶合金彈簧力并壓縮記憶合金彈簧, 關(guān)閉循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。形狀記憶合金節(jié)溫器具有壽命長(zhǎng)、 驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。

圖1-4 記憶合金驅(qū)動(dòng)節(jié)溫器

(4)減震裝置

形狀記憶合金彈簧可用于振動(dòng)濾波, 可通過調(diào)整彈簧位置來保留所需振型而濾掉不需要的振型[12]。將銅基或Ti-Ni基形狀記憶合金埋入地基內(nèi)可吸收由地震引起的建筑物的能量, 從而起到減震的作用[13]。

(5)裂紋自愈合

利用形狀記憶合金對(duì)應(yīng)變敏感, 電阻率大, 加熱后可產(chǎn)生大恢復(fù)力的特點(diǎn), 可將其用于裂紋的監(jiān)測(cè)和控制。將銅基或Ti-Ni基形狀記憶合金絲或薄膜黏貼在易產(chǎn)生裂紋或應(yīng)力集中較大的地方, 當(dāng)產(chǎn)生裂紋后, 形狀記憶合金就會(huì)隨裂紋表面張開而產(chǎn)生變形, 這樣材料內(nèi)部的電阻值就會(huì)發(fā)生變化, 通過電阻值的變化規(guī)律就可判斷裂紋的寬度, 當(dāng)裂紋寬度超過一定值后, 將形狀記憶合金加熱。由此形狀記憶合金就會(huì)收縮, 產(chǎn)生恢復(fù)力, 該恢復(fù)力可驅(qū)動(dòng)裂紋閉合。

(6)熱敏控制器

形狀記憶合金是一種熱敏材料。按環(huán)境條件選取適當(dāng)?shù)暮辖? 控制其Ms、 Af及變溫范圍, 借助形狀記憶合金的形狀記憶達(dá)到控溫目的。顯然, 它與常見的光電、 壓電、 熱電等感知器的原理不同, 后者是在感知信號(hào)后輸出電信號(hào)(或其他信號(hào)), 僅具有“感知”功能。形狀記憶合金不僅可作為感知器, 更重要的是可兼負(fù)驅(qū)動(dòng)作用, 主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。

圖1-5所示為采用銅基形狀記憶合金制作的電加熱水壺的手柄控制器, 柄內(nèi)裝有一只銅基形狀記憶合金制作的彈簧。水開后, 蒸汽被吹至形狀記憶合金元件上發(fā)生馬氏體向奧氏體相變, 彈簧伸長(zhǎng)帶動(dòng)按鈕推開電觸頭, 達(dá)到自動(dòng)切斷電源的目的。同雙金屬片比較, 銅基形狀記憶合金元件機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單, 雙金屬片撓曲量相對(duì)銅基形狀記憶合金要小得多。一塊長(zhǎng)50 mm、 厚1 mm的雙金屬片在100℃溫差產(chǎn)生的撓度僅為2~4 mm, 而在相同條件下銅基形狀記憶合金卻可以得到20 mm的撓度, 因而使用后者更為靈敏可靠。

圖1-5 采用銅基形狀記憶合金制作的電加熱水壺控制器[14]

(7)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝制[15]

圖1-6所示為美國(guó)和日本生產(chǎn)的育苗室、 溫室等天窗自動(dòng)控制器, 其中用銅基形狀記憶合金制作的彈簧充當(dāng)溫度傳感器和動(dòng)力機(jī)構(gòu)。在預(yù)定的溫度, 通過銅基形狀記憶合金彈簧的伸縮來開啟和關(guān)閉窗戶。銅基形狀記憶合金還巧妙地應(yīng)用于汽車的汽化器上。由Cu-Zn-Al合金制成一個(gè)簡(jiǎn)單的噴油嘴, 插入Stromberg型汽化器中, 噴嘴的尺寸可以根據(jù)燃料溫度的高低而改變大小, 從而正確控制燃料的流量來補(bǔ)償燃料黏度的變化所造成的損耗。圖1-7所示為這種噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及測(cè)得的一些參量曲線。值得注意的是, 在燃料溫度較高時(shí), 這種噴嘴排出的CO氣體減少, 這樣可防止對(duì)環(huán)境的污染。類似的還有熱機(jī)冷卻風(fēng)扇啟閉器、 散熱器閥門、 空調(diào)風(fēng)向調(diào)節(jié)器、 電冰箱自動(dòng)開關(guān)、 化學(xué)反應(yīng)溫度自動(dòng)控制器、 干燥裝置開關(guān)、 對(duì)流電子爐灶中氣流調(diào)節(jié)器等。

圖1-6 銅基形狀記憶合金彈簧制作的天窗自動(dòng)控制器

圖1-7 銅基形狀記憶合金汽化器噴嘴(a)及其參量曲線(b)