[发明专利]控制形状记忆合金的相变温度的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制形状记忆合金的相变温度的设备和方法。

背景技术

形状记忆合金可以在各种装置中用作促动器、传感器或有其他功能。发生在形状记忆合金中的两个相常常称为马氏体和奥氏体相。马氏体相是形状记忆合金的较软并可易于变形的相，其通常存在于较低温度下。奥氏体相——形状记忆合金的较强相——出现在较高温度下。形状记忆合金记住的其高温形式时所处于的温度（称为相变温度）可以通过施加应力和其它方法来调节。在镍-钛形状记忆合金中，例如，温度可以从约100°C之上变化到约-100°C之下。在具有较高促动温度需求的应用中，可以增加施加到形状记忆合金元件的应力，以增加其相变温度。然而，应力的增加减少形状记忆合金的疲劳寿命。换句话说，持续地在较高促动温度下操作形状记忆合金导致短得多的寿命。

发明内容

提供了一种适于控制形状记忆合金的相变温度的装置和方法。该装置包括由形状记忆合金构成的主金属丝。主金属丝限定出第一和第二端部，第一端部附连到固定结构，第二端部能够移位，例如平移或旋转。激活源热联接到金属丝，并且是可操作的以选择性地使得金属丝在循环期间从马氏体相可逆地转变到奥氏体相。加载元件操作地连接到金属丝，并配置为，当环境温度等于或高于临界温度时选择性地增加主金属丝上的拉伸载荷，由此增加主金属丝的相变温度。换句话说，主金属丝上的应力仅当环境温度等于或高于临界温度时增加。当环境温度处于临界温度之下时，主金属丝在低应力下操作，从而获得较长的寿命。这使得在一些另外需要高成本超高转变温度形状记忆合金金属丝的应用中使用较低成本的形状记忆合金可行。

提出了一种控制主金属丝的相变温度的方法，所述主金属丝由第一形状记忆合金构成并限定出两个端部。主金属丝的一个端部固定在一固定的位置，从而主金属丝的另一个端部能够移位。主金属丝热联接到激活源，用于选择性地使得主金属丝在循环期间从马氏体相可逆地转变到奥氏体相。当环境温度等于或高于临界温度时，主金属丝上的拉伸载荷选择性地增加，由此增加主金属丝的相变温度。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的控制形状记忆合金的相变温度的装置的示意图；

图2是当环境温度处于临界温度之上时图1的装置的示意图；

图3是根据本发明的装置的第二实施例的示意图；

图4是根据本发明的装置的第三实施例的示意图；

图5是根据本发明的装置的第四实施例的示意图；

图6是当环境温度处于临界温度之上时图5的装置的示意图；

图7是根据本发明的装置的第五实施例的示意图，这时主金属丝处于冷态；

图8是当环境温度处于临界温度之上且主金属丝处于热态时图7的装置的示意图；

图9是用于图7-8的装置的替换可热膨胀元件的示意图；

图10是根据本发明的装置的第六实施例的示意图；

图11是根据本发明的装置的第七实施例的示意图；

图12是根据本发明的装置的第八实施例的示意图；

图13是根据本发明的装置的第九实施例的示意图；

图14是根据本发明的装置的第十实施例的示意图；

图15是根据本发明的控制形状记忆合金的相变温度的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指向相同或相似的构件，图1-2示出装置10的一部分，其具有主金属丝12，所述主金属丝12由第一形状记忆合金（SMA）构成。如此处使用的，术语“金属丝”不是限制性的，且应该包括其他类似的表现出拉伸载荷强度/应变能力的几何构造，诸如线缆、线束、编织物、绳、条带、链、带子、弹簧和其它元件。