[發(fā)明專(zhuān)利]一種形狀記憶合金棒的加熱方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210445274.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102965488A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳波;馬奎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21D9/00
• 分類(lèi)號(hào): C21D9/00;C21D1/40
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種形狀記憶合金棒的加熱方法。

背景技術(shù)

形狀記憶合金是一種兼有感知和驅(qū)動(dòng)功能的功能材料，目前已廣泛應(yīng)用于儀器儀表、自動(dòng)控制、航空航天、醫(yī)療器具、汽車(chē)工程、土木工程、機(jī)器人等領(lǐng)域。

形狀記憶合金在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用包括被動(dòng)控制和主動(dòng)控制兩個(gè)方面，其中后者主要是利用形狀記憶合金特有的形狀記憶效應(yīng)，將常溫下處于馬氏體狀態(tài)的形狀記憶合金固設(shè)在土木工程結(jié)構(gòu)中，環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)的變形會(huì)誘發(fā)形狀記憶合金產(chǎn)生變形，此時(shí)只要將形狀記憶合金加熱至其奧氏體相變結(jié)束溫度以上，形狀記憶合金就會(huì)呈現(xiàn)出獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的回復(fù)力以減小土木工程結(jié)構(gòu)的變形。

目前，人們對(duì)橫截面積較小的絲狀形狀記憶合金的研究比較多，雖然形狀記憶合金絲的電阻相對(duì)較大，可直接通電進(jìn)行加熱，但其產(chǎn)生的回復(fù)力有限且不能承受剪力，嚴(yán)重影響其實(shí)際工程應(yīng)用。為此人們開(kāi)始對(duì)棒狀形狀記憶合金予以關(guān)注，提出在地鐵盾構(gòu)管片螺栓、柱腳螺栓、鋼結(jié)構(gòu)梁-柱節(jié)點(diǎn)等部位采用形狀記憶合金棒。但由于棒狀形狀記憶合金的橫截面積較大，電阻較小，如果直接對(duì)其進(jìn)行通電加熱處理，加熱效率比較差。因此，迫切需要尋求一種棒狀形狀記憶合金的高效加熱方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種加熱效率高、步驟簡(jiǎn)單且無(wú)需改變形狀記憶合金棒外部形狀就能實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行加熱的形狀記憶合金棒的加熱方法。該加熱方法促使形狀記憶合金棒由常溫下的馬氏體狀態(tài)向高溫下的奧氏體狀態(tài)轉(zhuǎn)變，進(jìn)而利用其形狀記憶效應(yīng)實(shí)現(xiàn)土木工程結(jié)構(gòu)的有效控制。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種形狀記憶合金棒的加熱方法，包括以下步驟：

（1）在形狀記憶合金棒內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向鉆通一個(gè)或多個(gè)孔洞；

（2）將表面附有絕緣材料的電熱絲穿過(guò)形狀記憶合金棒的孔洞；

（3）電熱絲穿過(guò)形狀記憶合金棒的孔洞后，對(duì)電熱絲進(jìn)行通電加熱；

（4）電熱絲將熱量通過(guò)熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒，當(dāng)形狀記憶合金棒的溫度達(dá)到其奧氏體相變結(jié)束溫度時(shí)，奧氏體相變完成。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金棒上孔洞的內(nèi)徑比表面附有絕緣材料的電熱絲的外徑大1mm～5mm。

優(yōu)選的，所述電熱絲兩端伸出形狀記憶合金棒內(nèi)部沿長(zhǎng)度方向的孔洞。

優(yōu)選的，所述步驟（1）中形狀記憶合金棒在常溫下為馬氏體狀態(tài)，在所述步驟（3）加熱過(guò)程中，通過(guò)溫控裝置將電熱絲表面的溫度控制在形狀記憶合金棒的奧氏體相變結(jié)束溫度與絕緣材料所能承受的最高溫度之間。

優(yōu)選的，所述電熱絲表面附有的絕緣材料所能承受的最高溫度不低于200℃，導(dǎo)熱系數(shù)的大小不低于0.5W/m.k。

優(yōu)選的，所述電熱絲由鐵鉻鋁絲制成，其形狀為彈簧狀。

優(yōu)選的，所述電熱絲表面附有的絕緣材料為導(dǎo)熱矽膠布、氮化硼涂料或硅膠。

優(yōu)選的，所述形狀記憶合金棒的一個(gè)孔洞穿入一根電熱絲。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

（1）本發(fā)明形狀記憶合金棒的加熱方法是通過(guò)在形狀記憶合金棒內(nèi)部的孔洞中設(shè)置電熱絲，然后對(duì)電熱絲進(jìn)行通電加熱，電熱絲通過(guò)熱傳遞的方式將其熱量傳送給形狀記憶合金棒，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)橫截面較大的形狀記憶合金棒進(jìn)行加熱；所使用的加熱方法比較簡(jiǎn)單，加熱速度也較快，并且無(wú)需改變形狀記憶合金棒的外部形狀。相對(duì)于直接對(duì)形狀記憶合金棒進(jìn)行通電加熱的方式，本發(fā)明方法的加熱效率具有比較明顯的提高。另外，本發(fā)明還可以通過(guò)在形狀記憶合金棒內(nèi)部鉆通多個(gè)孔洞，分別放置電熱絲，從而進(jìn)一步提高形狀記憶合金棒的加熱效率。

（2）本發(fā)明加熱方法中的電熱絲位于形狀記憶合金棒內(nèi)部，對(duì)形狀記憶合金棒的受力方式及其與其它構(gòu)件的連接影響較小，形狀記憶合金棒可直接承受拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)等各類(lèi)變形。

（3）本發(fā)明加熱方法通過(guò)溫控裝置將電熱絲的溫度控制在一定的范圍內(nèi)，防止溫度過(guò)低達(dá)不到形狀記憶合金的奧氏體相變結(jié)束溫度，導(dǎo)致無(wú)法完成形狀記憶合金的相變，或者是溫度過(guò)高超過(guò)絕緣材料所能承受的最高溫度，導(dǎo)致絕緣材料失效。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明加熱方法采用一根電熱絲時(shí)的示意圖。

圖2是本發(fā)明加熱方法的一根電熱絲在形狀記憶合金中位置的示意圖。

圖3是圖2中心孔洞部位的放大示意圖。

圖4是本發(fā)明加熱方法采用五根電熱絲時(shí)的示意圖。

圖5是本發(fā)明加熱方法的五個(gè)電熱絲在形狀記憶合金中位置的示意圖。