形狀記憶合金在汽車行業(yè)的應用.doc

形狀記憶合金在汽車行業(yè)的應用上課班級：2班 序號：134 專業(yè)：09級自動化 學號：0904020215摘 要：形狀記憶合金在汽車行業(yè)有著重要的潛在應用。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、自動化、智能化和舒適化方向發(fā)展提供強有力的材料支撐，發(fā)展前景廣闊。 關(guān)鍵詞：形狀記憶合金；汽車；應用 1 引 言 汽車運行的舒適性、穩(wěn)定性與安全性是評價汽車性能的一項重要指標，是汽車產(chǎn)業(yè)競爭的一個極其重要的方面1。傳統(tǒng)的設計與開發(fā)方法在解決這些問題時，都往往會使問題向矛盾的另一面發(fā)展。如通過采用較大阻尼的材料、利用隔聲隔振技術(shù)甚至重新進行結(jié)構(gòu)設計來減振降噪，以便提高舒適性，但結(jié)果往往與汽車輕量化的目標相矛盾。而形狀記憶合金的出現(xiàn)，為解決上述這些問題提供了新的途徑。 2 形狀記憶合金應用于汽車行業(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，即合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術(shù)般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。記憶合金的開發(fā)迄今不過20余年，但由于其在各領域的特效應用，正廣為世人所矚目，被譽為神奇的功能材料。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 單程記憶效應形狀記憶合金在較低的溫度下變形，加熱后可恢復變形前的形狀，這種只在加熱過程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱為單程記憶效應。2 雙程記憶效應某些合金加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時又能恢復低溫相形狀，稱為雙程記憶效應。3 全程記憶效應加熱時恢復高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹牡蜏叵嘈螤?，稱為全程記憶效應。形狀記憶合金(SMA)是智能材料結(jié)構(gòu)中首先應用的問世不久的一種功能型金屬材料。其特點是具有形狀記憶效應，即材料能夠記住它在高溫狀態(tài)下的形狀，當處于低溫下的形狀記憶合金在外力作用下產(chǎn)生變形后，如果將其加熱超過材料的相變點，它就會恢復到原來高溫狀態(tài)下的形狀。形狀記憶合金作為驅(qū)動器元件最重要特點是:可實現(xiàn)多種變形形式，變形量大，加熱驅(qū)動時，驅(qū)動力較大。 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用于汽車的自動控制領域。例如：國外已將這些合金應用于汽車霧燈和汽車空調(diào)開關(guān)等方面。另外應用于汽車行業(yè)中的形狀記憶合金（主要是NiTi和CuZnAlMnTi合金）能夠在以下幾個方面發(fā)揮作用3： 1 溫度自反饋供油器 當外界氣溫降低導致油的粘度增加時，記憶合金彈簧和一個偏置彈簧組成的裝置打開發(fā)動機附加油路，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，因此偏置彈簧推動記憶合金彈簧打開附加油路；當溫度較高時，記憶合金彈簧彈性模量增大，從而推動偏置彈簧關(guān)閉附加油路，以保證供油不會隨溫度變化而變化。 2 齒輪箱記憶合金減振墊片 當溫度增加時，齒輪箱中的齒輪由于材料的膨脹系數(shù)不同導致振動增大。記憶合金墊片的彈性恢復力隨溫度升高而增大，從而緊固力增加，達到降低噪聲的目的。 3 發(fā)動機風扇和車內(nèi)空調(diào)自控裝置 當發(fā)動機或車內(nèi)溫度增加時，發(fā)動機風扇或空調(diào)會自動打開降溫；溫度降低時發(fā)動機風扇或空調(diào)自動停止或關(guān)閉。其原理與自動供油器相似。 4 記憶合金儲能彈簧 汽車剎車會浪費能量，利用合金%的偽彈性變形量將剎車動能轉(zhuǎn)變?yōu)閮δ軓椈傻膹椥阅?。該彈性能在行駛時釋放驅(qū)動車輪而節(jié)能。 總之，應用于汽車行業(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)定性以及自動化程度。 3 結(jié) 語 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，離實用化還有一定距離，但其應用前景所涉及的領域卻非常廣泛。盡管其應用當前主要集中于航空航天領域，但就汽車的結(jié)構(gòu)形式來說，智能材料與結(jié)構(gòu)在汽車行業(yè)有著重要的潛在應用。智能材料與結(jié)構(gòu)應用于汽車行業(yè)，也給智能材料與結(jié)構(gòu)的發(fā)展帶來了新的動力，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一步提高，智能結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)形式尚需進一步探索，應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)動器結(jié)構(gòu)、數(shù)量及位置優(yōu)化，控制算法與控制器設計等等方面都有待進一步研究。因此，只有通過大力研究與發(fā)展智能材料與結(jié)構(gòu)，才能為汽車向輕型化、節(jié)能化、自動化、智能化和舒適化方向發(fā)展提供強有力的材料支撐，發(fā)展前景廣闊誘人。 參考文獻： 1 余志生. M. 汽車理論, 北京: 機械工業(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