形狀記憶合金在汽車行業(yè)的應(yīng)用.doc

形狀記憶合金在汽車行業(yè)的應(yīng)用上課班級(jí)：2班 序號(hào)：134 專業(yè)：09級(jí)自動(dòng)化 學(xué)號(hào)：0904020215摘 要：形狀記憶合金在汽車行業(yè)有著重要的潛在應(yīng)用。大力研究與發(fā)展形狀記憶合金，可為汽車向輕型化、節(jié)能化、自動(dòng)化、智能化和舒適化方向發(fā)展提供強(qiáng)有力的材料支撐，發(fā)展前景廣闊。 關(guān)鍵詞：形狀記憶合金；汽車；應(yīng)用 1 引 言 汽車運(yùn)行的舒適性、穩(wěn)定性與安全性是評(píng)價(jià)汽車性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是汽車產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)極其重要的方面1。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法在解決這些問(wèn)題時(shí)，都往往會(huì)使問(wèn)題向矛盾的另一面發(fā)展。如通過(guò)采用較大阻尼的材料、利用隔聲隔振技術(shù)甚至重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)減振降噪，以便提高舒適性，但結(jié)果往往與汽車輕量化的目標(biāo)相矛盾。而形狀記憶合金的出現(xiàn)，為解決上述這些問(wèn)題提供了新的途徑。 2 形狀記憶合金應(yīng)用于汽車行業(yè)一、形狀記憶合金的特征1932年,瑞典人奧蘭德在金鎘合金中首次觀察到記憶效應(yīng)，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時(shí)，它又可以魔術(shù)般地變回到原來(lái)的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開(kāi)發(fā)迄今不過(guò)20余年，但由于其在各領(lǐng)域的特效應(yīng)用，正廣為世人所矚目，被譽(yù)為神奇的功能材料。二、形狀記憶合金的結(jié)構(gòu)特征形狀記憶合金可分為3種：1 單程記憶效應(yīng)形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復(fù)變形前的形狀，這種只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應(yīng)。2 雙程記憶效應(yīng)某些合金加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)又能恢復(fù)低溫相形狀，稱為雙程記憶效應(yīng)。3 全程記憶效應(yīng)加熱時(shí)恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時(shí)變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應(yīng)。形狀記憶合金(SMA)是智能材料結(jié)構(gòu)中首先應(yīng)用的問(wèn)世不久的一種功能型金屬材料。其特點(diǎn)是具有形狀記憶效應(yīng)，即材料能夠記住它在高溫狀態(tài)下的形狀，當(dāng)處于低溫下的形狀記憶合金在外力作用下產(chǎn)生變形后，如果將其加熱超過(guò)材料的相變點(diǎn)，它就會(huì)恢復(fù)到原來(lái)高溫狀態(tài)下的形狀。形狀記憶合金作為驅(qū)動(dòng)器元件最重要特點(diǎn)是:可實(shí)現(xiàn)多種變形形式，變形量大，加熱驅(qū)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)力較大。 在形狀記憶合金中，研究較多的是鎳鈦、銅基和鐵基3類合金。它們可作為溫度敏感元件應(yīng)用于汽車的自動(dòng)控制領(lǐng)域。例如：國(guó)外已將這些合金應(yīng)用于汽車霧燈和汽車空調(diào)開(kāi)關(guān)等方面。另外應(yīng)用于汽車行業(yè)中的形狀記憶合金（主要是NiTi和CuZnAlMnTi合金）能夠在以下幾個(gè)方面發(fā)揮作用3： 1 溫度自反饋供油器 當(dāng)外界氣溫降低導(dǎo)致油的粘度增加時(shí)，記憶合金彈簧和一個(gè)偏置彈簧組成的裝置打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)附加油路，增加供油。其原理是記憶合金彈簧在低溫下有較低的彈性模量，而另一彈簧彈性模量不變，因此偏置彈簧推動(dòng)記憶合金彈簧打開(kāi)附加油路；當(dāng)溫度較高時(shí)，記憶合金彈簧彈性模量增大，從而推動(dòng)偏置彈簧關(guān)閉附加油路，以保證供油不會(huì)隨溫度變化而變化。 2 齒輪箱記憶合金減振墊片 當(dāng)溫度增加時(shí)，齒輪箱中的齒輪由于材料的膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致振動(dòng)增大。記憶合金墊片的彈性恢復(fù)力隨溫度升高而增大，從而緊固力增加，達(dá)到降低噪聲的目的。 3 發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇和車內(nèi)空調(diào)自控裝置 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或車內(nèi)溫度增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇或空調(diào)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)降溫；溫度降低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇或空調(diào)自動(dòng)停止或關(guān)閉。其原理與自動(dòng)供油器相似。 4 記憶合金儲(chǔ)能彈簧 汽車剎車會(huì)浪費(fèi)能量，利用合金%的偽彈性變形量將剎車動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?chǔ)能彈簧的彈性能。該彈性能在行駛時(shí)釋放驅(qū)動(dòng)車輪而節(jié)能。 總之，應(yīng)用于汽車行業(yè)中的形狀記憶合金能夠改善汽車的節(jié)能性、安全性、舒適性、工作穩(wěn)定性以及自動(dòng)化程度。 3 結(jié) 語(yǔ) 目前，智能材料與結(jié)構(gòu)的研究雖然還處于發(fā)展的起步階段，離實(shí)用化還有一定距離，但其應(yīng)用前景所涉及的領(lǐng)域卻非常廣泛。盡管其應(yīng)用當(dāng)前主要集中于航空航天領(lǐng)域，但就汽車的結(jié)構(gòu)形式來(lái)說(shuō)，智能材料與結(jié)構(gòu)在汽車行業(yè)有著重要的潛在應(yīng)用。智能材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)用于汽車行業(yè)，也給智能材料與結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來(lái)了新的動(dòng)力，如為滿足汽車工程方面的需要，各種智能材料的性能如何進(jìn)一步提高，智能結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)形式尚需進(jìn)一步探索，應(yīng)用于汽車上的智能材料與結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的建模與仿真，傳感/驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)、數(shù)量及位置優(yōu)化，控制算法與控制器設(shè)計(jì)等等方面都有待進(jìn)一步研究。因此，只有通過(guò)大力研究與發(fā)展智能材料與結(jié)構(gòu)，才能為汽車向輕型化、節(jié)能化、自動(dòng)化、智能化和舒適化方向發(fā)展提供強(qiáng)有力的材料支撐，發(fā)展前景廣闊誘人。 參考文獻(xiàn)： 1 余志生. M. 汽車?yán)碚? 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000. 2 黃尚廉, 陶寶祺, 沈亞鵬. 智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)夢(mèng)