磁控形状记忆合金执行器及其应用前景.pdfVIP

维普资讯 ·l6 · 材料 导报 2003年 9月第 17卷第 9期 磁控形状记忆合金执行器及其应用前景 吴新杰 王风翔 张庆新 (沈阳工业大学电气工程学院 ，沈阳 110023) 摘要 磁控形状记忆合金可以提供一种产生力和位移的新方法 同时也可以使用此种材料制作传感器。阐述 了 磁 控形状记忆合 金的工作原理 ，介 绍 了使 用磁控 形状记 忆合金制造 的几种实 际机 构 ，最后讨论 了它们 未来 的应 用。 关键词 磁控形状记忆合金 执行器 传感器 M agneticallyControlled ShapeM emoryAlloyActuatorsAnd TheirPotentialApplications WU Xinjie WANGFengxiang ZHANGQingxin (SchoolofElectricalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110023，China) Abstract Magneticallycontrolledshapememory(MSM )alloysofferanew wayofproducingmotionand force，and theycan alsobeused tomaketransducers．W orkingprincipleofmagnetically controlled shapememory alloysispresentedinthispaper，andseveralactuatorsusingthesealloysaredescribed．Finallyitspotentialapplications arediscussed． Keywords magneticallycontrolledshapememoryalloys，actuators，transducers 形状记忆效应 SME(ShapeMemoryEffect)是指具有热弹 来新一代驱动器和传感器的关键材料。在智能结构领域中一身 性或应力诱发马氏体相变的材料处于马氏体状态，并进行一定 可兼有传感和执行双重功能 ，是一类难得的新型功能材料。 限度的变形后，在随后的加热和施加外部磁场时，材料能完全恢 1 磁控形状记忆效应原理 复到变形前的形状和体积。 在金属中发现形状记忆效应可以追溯到 1938年 磁控形状 磁的各向异性用于解释 MSM 材料的工作原理 。图 1表示 记忆材料(MSM)是合金 ，它在磁场中像磁致伸缩材料一样产生 使用磁场对孪晶结构重新调整定向的原理示意图。在没有外部 形变 。 磁场的情况下，磁化强度矢量沿着易磁化方向，这种情况如图 磁控形状记忆合金兼具压 电陶瓷和磁致伸缩材料响应频率 1a所示。 快和温控形状记忆合金输出应变和应力大的优点，有望成为未 H ：0 ． (b) (c) (a)在没有外部磁场情况下的初始情况；(b)外部磁场H 作用该材料时；(c)在被外部磁场完全重新调整定向后的情况 圈 1 孪晶结构材料磁控形变原理圈 当对晶胞施加一个外部磁场时，磁化强度 向量趋向于晶胞 在移动晶胞原始的易磁化方向。图1b显示两个变异体的晶胞怎 的易磁化方向。假如各向异性能量大，所要求的使易磁化