一種形狀記憶合金棒的加熱方法技術

本發明專利技術公開了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部沿長度方向鉆通一個或多個孔洞；（2）將表面附有絕緣材料的電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞；（3）電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞后，對電熱絲進行通電加熱；（4）電熱絲將熱量通過熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒，當形狀記憶合金棒的溫度達到其奧氏體相變結束溫度時，奧氏體相變完成。本發明專利技術方法具有加熱效率高，步驟簡單等優點，并且可通過增加形狀記憶合金棒內的電熱絲數量來進一步提高加熱效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及土木工程結構智能控制
，具體涉及一種形狀記憶合金棒的加熱方法。
技術介紹
形狀記憶合金是一種兼有感知和驅動功能的功能材料，目前已廣泛應用于儀器儀表、自動控制、航空航天、醫療器具、汽車工程、土木工程、機器人等領域。形狀記憶合金在土木工程結構中的應用包括被動控制和主動控制兩個方面，其中后者主要是利用形狀記憶合金特有的形狀記憶效應，將常溫下處于馬氏體狀態的形狀記憶合金固設在土木工程結構中，環境作用下結構的變形會誘發形狀記憶合金產生變形，此時只要將形狀記憶合金加熱至其奧氏體相變結束溫度以上，形狀記憶合金就會呈現出獨特的形狀記憶效應，進而對土木工程結構產生很大的回復力以減小土木工程結構的變形。目前，人們對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較大，可直接通電進行加熱，但其產生的回復力有限且不能承受剪力，嚴重影響其實際工程應用。為此人們開始對棒狀形狀記憶合金予以關注，提出在地鐵盾構管片螺栓、柱腳螺栓、鋼結構梁-柱節點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，如果直接對其進行通電加熱處理，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。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種加熱效率高、步驟簡單且無需改變形狀記憶合金棒外部形狀就能實現對其進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向高溫下的奧氏體狀態轉變，進而利用其形狀記憶效應實現土木工程結構的有效控制。本專利技術的目的通過下述技術方案實現：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部沿長度方向鉆通一個或多個孔洞；（2）將表面附有絕緣材料的電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞；（3）電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞后，對電熱絲進行通電加熱；（4）電熱絲將熱量通過熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒，當形狀記憶合金棒的溫度達到其奧氏體相變結束溫度時，奧氏體相變完成。優選的，所述形狀記憶合金棒上孔洞的內徑比表面附有絕緣材料的電熱絲的外徑大1mm～5mm。優選的，所述電熱絲兩端伸出形狀記憶合金棒內部沿長度方向的孔洞。優選的，所述步驟（1）中形狀記憶合金棒在常溫下為馬氏體狀態，在所述步驟（3）加熱過程中，通過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束溫度與絕緣材料所能承受的最高溫度之間。優選的，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℃，導熱系數的大小不低于0.5W/m.k。優選的，所述電熱絲由鐵鉻鋁絲制成，其形狀為彈簧狀。優選的，所述電熱絲表面附有的絕緣材料為導熱矽膠布、氮化硼涂料或硅膠。優選的，所述形狀記憶合金棒的一個孔洞穿入一根電熱絲。本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：（1）本專利技術形狀記憶合金棒的加熱方法是通過在形狀記憶合金棒內部的孔洞中設置電熱絲，然后對電熱絲進行通電加熱，電熱絲通過熱傳遞的方式將其熱量傳送給形狀記憶合金棒，進而實現對橫截面較大的形狀記憶合金棒進行加熱；所使用的加熱方法比較簡單，加熱速度也較快，并且無需改變形狀記憶合金棒的外部形狀。相對于直接對形狀記憶合金棒進行通電加熱的方式，本專利技術方法的加熱效率具有比較明顯的提高。另外，本專利技術還可以通過在形狀記憶合金棒內部鉆通多個孔洞，分別放置電熱絲，從而進一步提高形狀記憶合金棒的加熱效率。（2）本專利技術加熱方法中的電熱絲位于形狀記憶合金棒內部，對形狀記憶合金棒的受力方式及其與其它構件的連接影響較小，形狀記憶合金棒可直接承受拉壓、剪切、扭轉等各類變形。（3）本專利技術加熱方法通過溫控裝置將電熱絲的溫度控制在一定的范圍內，防止溫度過低達不到形狀記憶合金的奧氏體相變結束溫度，導致無法完成形狀記憶合金的相變，或者是溫度過高超過絕緣材料所能承受的最高溫度，導致絕緣材料失效。附圖說明圖1是本專利技術加熱方法采用一根電熱絲時的示意圖。圖2是本專利技術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是本專利技術加熱方法采用五根電熱絲時的示意圖。圖5是本專利技術加熱方法的五個電熱絲在形狀記憶合金中位置的示意圖。具體實施方式下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。如圖1和5所示，本實施方式采用的形狀記憶合金棒的加熱裝置包括220V交流電源、溫控裝置1、開關2和鐵鉻鋁絲制成的電熱絲5，電熱絲5穿過形狀記憶合金棒4內部沿長度方向的孔洞3并且與溫控裝置1、電源及開關2通過串聯的方式連接，電熱絲5的表面纏繞有絕緣材料導熱矽膠布6。溫控裝置1通過調節電路中的電壓或者電流，進而達到調節電熱絲5的溫度的作用。其中電熱絲5表面的絕緣材料也可以用氮化硼涂料或硅膠代替。實施例1如圖1所示，本實施例中形狀記憶合金棒的加熱方法包含一根電熱絲5。圖1所示的形狀記憶合金棒的加熱方法，包括以下步驟：（1）選用一根長度為150mm，直徑為30mm且常溫下處于馬氏體狀態的形狀記憶合金棒4，其中該形狀記憶合金棒4的奧氏體相變結束溫度為126℃。在形狀記憶合金棒4內部沿長度方向鉆通一個直徑為6mm的孔洞3。（2）如圖2和圖3所示，選用一根長度為200mm、標準功率為500W的彈簧狀電熱絲5，其中該電熱絲是由直徑為0.35mm的鐵鉻鋁絲制成；電熱絲的外徑為4mm左右，在電熱絲5的表面纏繞上兩層厚度為0.23~0.28mm、導熱系數為0.75W/m.k及所能承受的最高溫度為260℃的導熱矽膠布6，纏繞導熱矽膠布6后的電熱絲5的外徑為5mm左右，將表面纏繞著導熱矽膠布6的電熱絲5穿過形狀記憶合金棒4的孔洞3；電熱絲5兩端伸出形狀記憶合金棒4內部沿長度方向的孔洞3各25mm。（3）電熱絲5穿過形狀記憶合金棒4的孔洞3后接通電源，對電熱絲5進行通電加熱；溫控裝置1將電熱絲5表面的溫度控制在200℃左右。（4）電熱絲5將熱量通過熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒4，當形狀記憶合金棒4的溫度達到其奧氏體相變結束溫度時，奧氏體相變完成。經過本實施例形狀記憶合金棒4的加熱方法進行加熱后，形狀記憶合金棒4外表面達到其奧氏體相變結束溫度所需的通電加熱時間為25.5分鐘。實施例2如圖4所示，本實施例是實施例1的進一步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形狀記憶合金棒的加熱方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）在形狀記憶合金棒內部沿長度方向鉆通一個或多個孔洞；（2）將表面附有絕緣材料的電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞；（3）電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞后，對電熱絲進行通電加熱；（4）電熱絲將熱量通過熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒，當形狀記憶合金棒的溫度達到其奧氏體相變結束溫度時，奧氏體相變完成。

【技術特征摘要】
1.一種形狀記憶合金棒的加熱方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）在形狀記憶合金棒內部沿長度方向鉆通一個或多個孔洞；
（2）將表面附有絕緣材料的電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞；
（3）電熱絲穿過形狀記憶合金棒的孔洞后，對電熱絲進行通電加熱；
（4）電熱絲將熱量通過熱傳遞的方式傳送給形狀記憶合金棒，當形狀記憶
合金棒的溫度達到其奧氏體相變結束溫度時，奧氏體相變完成。
2.根據權利要求1所述的形狀記憶合金棒的加熱方法，其特征在于，所述
形狀記憶合金棒上孔洞的內徑比表面附有絕緣材料的電熱絲的外徑大1mm～5
mm。
3.根據權利要求1所述的形狀記憶合金棒的加熱方法，其特征在于，所述
電熱絲兩端伸出形狀記憶合金棒內部沿長度方向的孔洞。
4.根據權利要求1所述的形狀記憶合金棒的加熱方法，其特征在于，所述

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳波，馬奎，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：