迄今发现具有形状记忆效应的合金体系中已得到实际应用的还仅局限于Ti-Ni和Cu-Zn-Al、 Cu-Ni-Al和Cu-Al-Mn系合金(Fe-Mn-Si 系记忆合金也在开发应用中)。其重要应用领域包括: 电子、 机械、 能源、 宇航、 土木、 汽车、 医疗及日常生活等领域。
表1-2列举了形状记忆合金的部分应用实例, 其中医疗上的应用和部分反复使用次数高以及条件苛刻领域的工业应用, 目前还只能靠Ti-Ni系记忆合金来完成。其他领域的应用, Ti-Ni基和部分铜基记忆合金均可完成。
表1-2 形状记忆合金的部分应用实例
下面择其典型应用加以概述。
(1)管接头
形状记忆合金连接件结构简单、 质量轻、 所占空间小, 并且安全性高、 拆卸方便、 性能稳定可靠, 在连接密集部件、 不可焊部件、 人类不易到达区域的工程部件(如深水工程、 太空工程)、 异种材料的连接等方面更显示了其优越性。 已被广泛用于航天、 航空、 电子和机械工程等领域。其中管接头是形状记忆合金最成功的应用之一。管接头的使用方法如图1-1所示[7]。待接管外径为(见图1-1(a)), 将内径为(1-4%)的Ti-Ni基形状记忆合金(或铜基形状记忆合金)经过单向记忆处理后(见图1-1(b)), 在低温下(〈Mf)用锥形模具扩孔, 使其直径变为(1+4% )(见图1-1(c)), 扩径用润滑剂可采用聚乙烯薄膜;在保持低温下将被接管从管接头两头插入(见图1-1(d)), 去掉保温材料, 管接头温度上升到室温时, 由于形状记忆效应, 其内径恢复到扩管前尺寸, 即可实现管路的紧固连接(见图1-1(e))。
图1-1 形状记忆合金管接头使用示意图
图1-2所示为利用Cu-18.4Al-8.7Mn-3.4Zn-0.1Zr记忆合金制备的管接头进行异(同)种材质管棒连接实物照片。
图1-2 Cu-18.4Al-8.7Mn-3.4Zn-0.1Zr记忆合金管接头的异(同)种材质管棒连接
(2) 紧固铆钉
工程中通常采用铆钉和螺栓进行紧固, 但在某些场合(例如在密闭真空中)很难进行操作, 而采用铜基或Ti-Ni基形状记忆合金紧固铆钉则可较容易地实现。如图1-3所示[8], 铆钉尾部记忆成形为开口状, 紧固前, 将铆钉在干冰中冷却后把尾部拉直, 插入被紧固件的孔中, 温度上升产生形状恢复, 铆钉尾部叉开即可实现紧固。此外, 已投入实际应用的形状记忆合金连接紧固件还有薄壁管与封头的密封圈、 紧固螺钉、 螺母、 轴承定位圈等。
图1-3 形状记忆合金紧固铆钉使用示意图
