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形状记忆合金及其在航空上的应用
形状记忆合金及其在航空上的应用
摘要：形状记忆合金是一种具有特殊性能的金属材料，具有形状记忆和超弹性等显著特点。本文介绍了形状记忆合金的基本原理、组成及性能，并重点探讨了其在航空领域中的应用。形状记忆合金在航空上的应用主要体现在精密机械件、结构件和附件等方面，对提高飞行器的安全性、可靠性和性能起到了重要的作用。
关键词：形状记忆合金，航空，应用
1.引言
航空工程的发展对材料性能和创新提出了更高要求。形状记忆合金具有独特的性能，因而在航空领域中有着广泛的应用。本文将从形状记忆合金的基础知识开始介绍，然后重点分析其在航空领域的应用。
2.形状记忆合金的基础知识
2.1基本原理
形状记忆合金是一类可以在外力激发下完成形状改变并在去除外力后能自动恢复原有形状的金属材料。其基本原理是通过相变的方式实现形状记忆和超弹性等特性。形状记忆效应主要是由固溶体间相转变和相变引起，而超弹性则是通过相变中的扩散与非扩散相关。
2.2组成和性能
形状记忆合金的主要组成是镍钛合金，由于镍钛合金在相变过程中具有优异的塑性和韧性，因此常作为形状记忆合金的基础材料。此外，也有其他金属，如铜、铝、铁等合金被用于形状记忆合金的制备。形状记忆合金的性能包括形状记忆效应、超弹性、阻尼效应和耐腐蚀性等。
3.形状记忆合金在航空领域的应用
3.1精密机械件
形状记忆合金具有形状记忆效应和超弹性的特性，因此可应用于航空中的精密机械件上。比如，形状记忆合金可以用于机翼和襟翼等可伸缩结构件的驱动和控制，以使其能够在不同的气动载荷下获得合适的形状。
3.2结构件
形状记忆合金还可以应用于航空领域的结构件上，例如飞机的机体和起落架等部件。形状记忆合金可以使得这些结构件具有更高的强度和刚性，同时还能够在受力时发生形状变化以缓冲冲击力，提高飞机的安全性和可靠性。
3.3附件
形状记忆合金还可以用于航空附件的制造中，如舵面、转向喷嘴等。形状记忆合金附件具有良好的温度、湿度和压力响应特性，可以根据飞机运行环境的变化而自动调整形状和位置，以提高飞机的飞行稳定性和操控性。
4.形状记忆合金在航空上的应用案例
4.1商用飞机的机翼变形控制
商用飞机的机翼由于受到气动载荷的影响，会发生变形。利用形状记忆合金作为机翼材料，可以实现机翼在不同载荷下的自适应变形，从而降低了飞机的气动阻力，提高了燃油利用率。
4.2直升飞机的起落架减震装置
直升飞机在起降过程中需要经历剧烈的冲击和振动，因此起落架减震装置对飞机的安全性和舒适性有着重要影响。利用形状记忆合金制造的起落架减震装置可以在受力时发生形状变化，吸收冲击力，减小振动，提高起落架的减震效果。
4.3空中加油箱的控制面板
空中加油是航空作战中的关键任务之一，对于飞机的控制面板要求精度高、可靠性好。形状记忆合金可以制造出满足要求的控制面板，其可以根据外界条件的变化自动调整形状，确保加油过程的稳定性和安全性。
5.结论
形状记忆合金是一种具有特殊性能的金属材料，在航空领域中有着广泛的应用潜力。通过对形状记忆合金的研究和开发，可以提高飞机的飞行安全性、可靠性和性能。未来，随着科技的不断发展，形状记忆合金在航空领域中的应用将得到更加广泛的推广和应用。
参考文献：
1.Otsuka,K.&Wayman,C.M.ShapeMemoryMaterials.CambridgeUniversityPress,1998.
2.Lagoudas,D.C.ShapeMemoryAlloys:ModelingandEngineeringApplications.Springer,2008.
3.Bauschinger,P.A.M.&Wayman,C.M.ShapeMemoryAlloys:PropertiesandApplications.Butterworth-Heinemann,1991.
4.Huang,W.M.etal.ShapeMemoryMaterials.Int.Mater.Rev.2011,56,1-55.
5.Tan,X.L.etal.RecentProgressinShapeMemoryAlloyApplications.Mater.Today2010,13,54-58.