(3)調(diào)節(jié)器

利用形狀記憶合金在加熱時恢復(fù)形狀的同時其恢復(fù)力可對外做功的特性, 能夠制成各種驅(qū)動調(diào)節(jié)元件。此類驅(qū)動機構(gòu)集感溫與驅(qū)動于一體, 結(jié)構(gòu)簡單, 靈敏度高, 可靠性好, 一直是科研工作者的研究熱點之一[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)動節(jié)溫器[11]。汽車發(fā)動機使用效率最高的溫度范圍為60~80℃, 當實際溫度高于此溫度時, 記憶合金彈簧伸長壓縮偏置彈簧, 打開循環(huán)水冷卻系統(tǒng);當溫度較低時, 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、 驅(qū)動平穩(wěn)等優(yōu)點。

圖1-4 記憶合金驅(qū)動節(jié)溫器

(4)減震裝置

形狀記憶合金彈簧可用于振動濾波, 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應(yīng)變敏感, 電阻率大, 加熱后可產(chǎn)生大恢復(fù)力的特點, 可將其用于裂紋的監(jiān)測和控制。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, 當產(chǎn)生裂紋后, 形狀記憶合金就會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收縮, 產(chǎn)生恢復(fù)力, 該恢復(fù)力可驅(qū)動裂紋閉合。

(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?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, 后者是在感知信號后輸出電信號(或其他信號), 僅具有“感知”功能。形狀記憶合金不僅可作為感知器, 更重要的是可兼負驅(qū)動作用, 主要應(yīng)用在以下幾個方面。

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, 彈簧伸長帶動按鈕推開電觸頭, 達到自動切斷電源的目的。同雙金屬片比較, 銅基形狀記憶合金元件機構(gòu)簡單, 雙金屬片撓曲量相對銅基形狀記憶合金要小得多。一塊長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)自動調(diào)節(jié)裝制[15]

圖1-6所示為美國和日本生產(chǎn)的育苗室、 溫室等天窗自動控制器, 其中用銅基形狀記憶合金制作的彈簧充當溫度傳感器和動力機構(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合金制成一個簡單的噴油嘴, 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)計及測得的一些參量曲線。值得注意的是, 在燃料溫度較高時, 這種噴嘴排出的CO氣體減少, 這樣可防止對環(huán)境的污染。類似的還有熱機冷卻風扇啟閉器、 散熱器閥門、 空調(diào)風向調(diào)節(jié)器、 電冰箱自動開關(guān)、 化學反應(yīng)溫度自動控制器、 干燥裝置開關(guān)、 對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)