[其他]宇航飞行器温控百叶窗双向驱动元件制造方法

说明书

一种适用于宇航飞行器温控百叶窗的双向驱动元件制造方法。这种元件是用镍－钛合金制做的，该合金含有原子比为５０．６－５０．８％镍，其余为钛。合金带材在Ｍｅ温度以上加载定型，带载高温处理、带载低温处理，０℃卸载即形成双向记忆效应。该元件重量轻、体积小、驱动力大、热滞后小，可以提高百叶窗的热性能，减少动作室体积，提高热效率，节省能源。

本发明是关于宇航飞行器温控百叶窗使用的一种双向驱动元件的制造方法。

目前，飞行器温控百叶窗驱动元件大多采用双金属材料制做，其原理是利用两种金属材料膨胀系数不同，靠温度敏感性的差别产生驱动作用。其缺点是元件结构重、效率低、热滞后大。本发明的目的是提供一种新型驱动元件，取代双金属元件。这种新型驱动元件是用镍-钛形状记忆合金制做的一种具有双向记忆效应的双向驱动元件。所谓双向驱动即当温度由高到低或由低到高变化时，元件可自发地由一种形状转变为另一种形状，这样就可驱动百叶窗开启或关闭。这种元件具有双向记忆效应，在高温时记住一种形状，在低温马氏体状态时记住另一种形状，当温度变化时元件便自动改变形状。本发明提供的这种新型驱动元件的优点是体积小、重量轻、强度高、耐蚀性和耐磨性优良、灵敏度高、热滞后小、驱动力大。

本发明提供的这种新型驱动元件是用镍-钛形状记忆合金制做的，该合金含有原子比为50.6%-50.8%的镍，余量为钛，合金先由真空炉熔炼成一次锭，再经感应炉重熔，然后合金在900-1000℃温度下进行均匀化处理，锻造成方坯后再于850-950℃温度下轧制成厚度为0.3-0.4毫米的薄带材，再切割成宽度为8毫米的带条，即为加工驱动元件的坯料。

元件的制备方法是：先将带条在350-500℃温度下退火消除部份应力，以保证材料易于变形，并易于产生应力诱发马氏体，该温度为元件的予处理温度。然后在合金Ms温度以上将带条弯曲定型成元件（平面螺旋状），随后带载在500-600℃温度下进行高温处理，再把带载元件放入低温介质（-5-0℃）中，最后在0℃卸载，此时元件即获得双向记忆效应。

元件定型时控制变形量为8-10%，使元件内部组织产生应力诱发马氏体，短时间的高温处理使元件内的马氏体按约束的轨迹逆转变为高温B2相，以固定高温相的形状，带载冷却使元件内马氏体组织定向生长并长大，因此，当元件冷却时，元件内的马氏体组织按照单一的变态相变规律转变为单一的马氏体变态组织，以完成马氏体状态时的形变（低温形状）。升温时元件按照逆转变规律恢复原状，这就是元件的双向记忆效应。

本发明提供的这种镍-钛记忆合金双向驱动元件重4克，外径29毫米，面双金属元件重28克，外径40毫米。本发明提供的这种双向驱动元件重量仅为双金属元件的1/7，体积仅为双金属元件的3/5。

重量轻、体积小对宇航飞行器的热设计来说具有重要意义，不仅能提高百叶窗的热性能，还可以减小动作室的体积，随之减少动作室的漏热率，提高热效率，节省能源消耗。

本发明提供的这种镍-钛双向驱动元件在形状变化过程中，产生的恢复力远远大于双金属元件产生的力，如旋转90°时，镍-钛驱动元件作功6.8公斤·毫米，而双金属元件做功仅为1.3公斤·毫米，为双金属元件的5.2倍。