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记忆合金在汽车行业中的应用 emily 记忆合金在汽车行业中的应用 emily 记忆合金在汽车行业中的应用 形状记忆合金(SMA)是70年代开发的新型金属材料, 它具有形状记忆效应(SME)及集感知与驱动为一体的特性引起了科技界和工业界的极大兴趣与关注, 一度在世界范围形成热潮。近10 年来，形状记忆合金的研究和应用开发，发展得很快，合金品种也逐年增多。应用涉及的范围极广，包括航空航天、电子、机械、医学、能源、化工和家电等，几乎涉及到产业界的所有领域。[1]我国研究形状记忆合金已有20年的历史，在理论研究和应用开发方面取得了可喜的成绩，但与国外发展现状相比，还有较大差距。形状记忆合金在常温下非常柔软和极易变形, 能实现热弹性马氏体转变, 具有形状记忆功能, 即将其制造成某一形状后记住此形状, 然后经加热可恢复原来形状。因此在汽车上得到了一定的应用。 2 记忆合金的研究与在汽车上应用的发展 形状记忆合金(Shape Memory Atloy简称SMA )是一种不忘记原来形状的金属, 变形后再加热可以返回原来的形状, 具有再现形状记忆效果。它是近二、三十年新兴发展起来的一种新型工程材料, 被人们称之为“跨越21 世纪的理想材料” 。国内外近几年来对这类合金的理论和应用研究十分活跃, 进展迅速。形状记忆合金主要有两大特性: 一是形状记忆效应, 二是超弹性效应。迄今为止, 已发现有十几种形状记忆合金系, 其中在工业上有实用价值的有Ni 一Ti 合金、Cu 基合金、Fe 类合金等。由于它具有形状记忆、自动作功、超弹性、节能、热敏等特殊性能, 引起了工业界广泛的重视, 八十年代在世界范围内掀起了一股“ 记忆合金热, , 目前已在工业自动化、能源、航天航空、医疗卫生、仪器仪表及机械制造等工业领域得到应用[2]。 2.2 汽车应用的发展 SMA 所具有的记忆及温度特性, 是可用于汽车上多种调节器的新型热敏元件材料, 推动了新型制动器的设计。其显著优点是: 力量大, 位移大, 体积小, 制动类型多(直线、弯曲、扭转以及它们的组合), 单位体积(或单位重量) 的能量高, 可以在很小的温度范围内实现运动(而且可由合金成分等预先调节确定这个温度范围), 输出功率比静热双金属片高10多倍; 同时, 形状记忆制动器通常仅由一个金属件组成, 安装更紧凑且具有体积小、行程大、无噪音及安全可靠等优点。 70年代以来，形状记忆合金的应用与研究非常活跃。美国海军以Ni 一Ti 合金接头用于飞 机液压管道的连接, 在30万例中尚无失败的报导，哈佛医学院首先用Ni- Ti合金制成腔动脉过滤器; 英国Dalta 记忆金属公司用Ni 一Ti 或Cu 一Zu 一A l合金制造恒温器、冷热设备控制器自动控制设备等产品, 有的已使用50万次, 尚未发现疲劳、“ 蠕变”或其它偏离性能指标的变化; 日本在形状记忆合金方面开发了如能源转换器、机械手等。我国SMA 的研究始于1976年, 近几年对SMA 材料的研究工作十分活跃, 在医疗、航空等方面都进行了应用偿试。随着时间的推移, 其性能会逐步得到完善。从简单器具到家用电器, 从电子机械到汽车工业, 从儿童玩具到能源转换器, 从医疗器械到宇航技术, 都可以实现它的作用。 3 记忆合金应用于汽车的部位及其原理 3.1 散热器面罩活门 丰田汽车采用钛镍系形状记忆合金制成散热器面罩活门，其工作原理是：当发动机室内温度低于设定温度时，形状记忆合金弹簧呈现压缩状态，活门关闭，当发动机室内温度高于设定温度时，弹簧呈伸长状态，活门打开，冷空气导入发动机室内。 3.2 水箱温控器 汽车温控器是根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。在现有的技术中，汽车温控器是利用石蜡的热膨冷缩来进行控制。在水温低于70℃时，温控器膨胀筒处于收缩状态，主阀门关闭；当水温高于80℃时，膨胀筒膨胀，主阀门渐渐打开，散热器内循环水开始流动。温控器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如温控器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。然而用这种温控器有很多缺点，首先，在对温度的控制上不是非常敏感，温控器的打开和关闭置后。其次，石蜡温控器在加工制造中比较麻烦，石蜡在温度较高时溶化，所以要解决石蜡的密封问题。如果利用记忆合金弹簧来实现温控器的开启和闭合将会很方便。如图1所示[3]。 3.3 在汽车自动储能装置中的应用 汽车行驶时, 用来加速的耗能量几乎占全部耗油量的一半, 并且, 其燃烧所获得的能量大部分在减速