Forma yaddaş ərintisi. Forma yaddaşı olan materiallara baxış. Hər bir kristal öz başına olduqda

İlkin deformasiyadan sonra orijinal formasına qayıda bilən bir sıra metal materiallar (metal ərintiləri) var - sözdə. forma yaddaş metallar.

Təsvir:

İnsanların xarici dünya hadisələrinin əsas qavrayışlarından biri, əlbəttə ki, fövqəlkritik təsirlərə məruz qalmadıqları təqdirdə, uzun müddət funksional formasını sabit saxlayan metal məmulatların və konstruksiyaların davamlılığı və etibarlılığıdır. Bununla belə, ilkin deformasiyadan sonra orijinal formasına qayıda bilən bir sıra metal materiallar (metal ərintiləri) var - sözdə. metallar forma yaddaşı ilə.

Forma yaddaş effekti bəzi metal materiallarda ilkin deformasiyadan sonra müşahidə olunan qızdırıldıqdan sonra ilkin formasına qayıtma hadisəsidir.

Forma yaddaşının təsirini başa düşmək üçün onun təzahürünü bir dəfə görmək kifayətdir:

1. Bir metal məftil var;

2. Bu tel əyilmişdir;

3. Biz teli qızdırmağa başlayırıq;

4. Qızdırıldıqda, tel düzəldilir, orijinal formasını bərpa edir.

Forma yaddaş effekti ciddi ardıcıl kimyəvi tərkibə malik ərintinin dərəcəsindən asılıdır. Martensitik çevrilmələrin temperaturu bundan asılıdır. Forma yaddaş effekti yalnız termoelastik martenzitik çevrilmələr zamanı özünü göstərir və bir neçə milyon dövrədə özünü göstərə bilər.

Alaşımın forma yaddaş effekti ilkin istilik müalicəsi ilə gücləndirilə bilər. Bir temperaturda bir forma yaddaşı metal bir formanı, fərqli bir temperaturda isə başqa bir formanı "yadda saxladıqda" əks forma yaddaş effektləri mümkündür.

Aşağıdakı metallar və onların ərintiləri müxtəlif dərəcələrdə forma yaddaşına malikdir: Ni - Ti, Ni - Al, Ni - Co; Ti - Nb; Au - Cd; Fe - Ni, Fe - Mn - Si; Cu - Al, Cu - Mn, Cu - Al - Ni, Cu - Zn - Al və s.

Fe - Mn - Si ən ucuz ərintidir.

Forma yaddaş effektinin həyata keçirilməsi mexanizmi:

1. İlkin vəziyyətdə, materialda müəyyən bir quruluş var (şəkildə müntəzəm kvadratlarla göstərilir).

2. Deformasiya zamanı materialın xarici təbəqələri dartılır, daxili təbəqələri isə sıxılır. Forma yaddaşı olan materiallarda martensit termoelastikdir.

3. Qızdırıldıqda martensit plitələrinin termoelastikliyi özünü göstərməyə başlayır, yəni onlarda daxili gərginliklər yaranır ki, bu da strukturu ilkin vəziyyətinə qaytarmağa meyllidir.

4. Xarici uzadılmış lövhələr sıxıldığından, daxili yastı olanlar dartıldığından, material bütövlükdə əks istiqamətdə avtomatik deformasiya həyata keçirir və ilkin quruluşunu və onunla birlikdə formasını bərpa edir.

Forma yaddaş effektinin təzahürü prosesində birbaşa və əks martensitik çevrilmələr iştirak edir. Martenzitik çevrilmə, kristalı təşkil edən atomların qarşılıqlı düzülüşündə bir dəyişikliyin nizamlı yerdəyişmə ilə baş verdiyi və qonşu atomların nisbi yerdəyişmələrinin atomlararası məsafə ilə müqayisədə kiçik olduğu polimorf çevrilmədir.

Birbaşa martenzitik transformasiya yüksək temperaturlu üz mərkəzli kub fazadan (austenit) aşağı temperaturlu bədən mərkəzli kub fazaya (α-martensit) çevrilmə kimi başa düşülür. Əks çevrilmə bədən mərkəzli kub fazadan üz mərkəzli kub fazaya keçir.

Titan nikelid:

Titan nikelid tətbiqi və öyrənilməsi baxımından forma yaddaş materialları arasında liderdir.

Nikelid titan 55 wt olan ekviatomik tərkibli intermetal birləşmədir. % Ni. Ərimə nöqtəsi 1240-1310˚C, sıxlıq 6,45 q / sm3. Titan nikelidinin ilkin strukturu, sabit bədən mərkəzli kub qəfəs, deformasiya zamanı termoelastik martenzitik transformasiyaya məruz qalır.

Nikelid titan sahibdir:

– əla korroziya müqaviməti,

– yüksək gücü,

– yaxşı forma yaddaş xüsusiyyətləri,

– canlı ilə yaxşı uyğunluq orqanizmlər,

– yüksək amortizasiya (səs-küy və vibrasiya udma) material qabiliyyəti.

ÜMUMİ MƏLUMAT

Kəşf edilməsi haqlı olaraq materialşünaslığın ən mühüm nailiyyətlərindən biri hesab edilən metallarda forma yaddaş effekti (SME) hazırda intensiv şəkildə öyrənilir və texnologiyada bir sıra hallarda uğurla tətbiq olunur.

Bu fenomenə elmi maraq, bərk cisimlərin qeyri-elastik davranışının fundamental anlayışlarını genişləndirən KOM-un fiziki təbiətini və mexanizmini anlamaq istəyi ilə müəyyən edilir. Praktik nöqteyi-nəzərdən bu tədqiqatlar, metallarda KOM-ların texnologiyada tətbiqi üçün artıq geniş perspektivlər açması, prinsipcə yeni funksional xassələrə malik elementlər və cihazların yaradılmasına imkan verməsi ilə stimullaşdırılır.

Son vaxtlara qədər qeyri-elastik deformasiya plastik hesab olunurdu və geri dönməz hesab olunurdu. Kristalların plastik deformasiyası kristal qəfəs qüsurlarının - nöqtə qüsurları və (və ya) dislokasiyalar olan elementar deformasiya daşıyıcılarının hərəkəti nəticəsində baş verir. Vurğulamaq vacibdir ki, ümumi vəziyyətdə, yük çıxarıldıqdan sonra yeni post-deformasiya mövqelərində dislokasiyaların və (və ya) nöqtə qüsurlarının təşkili sabit ola bilər, yəni. Bunun nəticəsi qeyri-elastik deformasiyanın demək olar ki, tam dönməzliyidir. Boşaltmadan sonra qüsurların bəzi tərs hərəkəti ilə bağlı praktikada müşahidə olunan mexaniki təsir 10 –4 –10 –3 nisbi deformasiyadan çox deyil və nəzərə alına bilər.

Yuxarıda göstərilən mexanizmlərlə yanaşı, kristalın mexaniki qoşalaşması nəticəsində plastik deformasiya yarana bilər.

Son onilliklərin tədqiqatları nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, materialların geniş sinfi (titan nikelid TiNi əsasında ərintilər, mürəkkəb tərkibli mis və bürünc və s.) əkizləşmə və qeyri-elastik deformasiyanın qanunauyğunluqlarını kökündən dəyişdirən bir sıra digər proseslər. Bu ərintilərdə, xüsusən, forma yaddaş effekti adlanan qeyri-elastik deformasiyanın tam və ya qismən geri dönməsi müşahidə edilə bilər.

Forma yaddaş effekti

KOM-un fenomenologiyasını aşağıdakı kimi göstərmək olar. Nümunə aşağı temperaturda deformasiyaya uğrayır (məsələn, uzanaraq). M d (şək. 25.5, a). Gərginliyə çatdıqdan sonra nümunə plastik şəkildə deformasiya olunur (bölmə AB) və bu deformasiya adlanır faza(e f), çünki o, "austenit-martensit" və ya "martensit-martensit" faza çevrilmələri və ya onların birləşmələri nəticəsində yaranır. Bəzi hallarda faza plastik deformasiyası bir neçə mərhələdə davam edə bilər ki, bu da çoxmərhələli faza çevrilmələri ilə müəyyən edilir (məsələn, Cu-Al-Ni-də).

düyü. 25.5. KOM-ların həyata keçirilməsi sxemi ( a) və formanın bərpa dərəcəsinin ilkin deformasiyadan asılılığı ( b)

Boşaldıqdan sonra (bölmə Günəş) faza gərginliyi (e f) nümunədə saxlanılır. Nümunə temperatur diapazonunda tərs martensitik çevrilmə nəticəsində qızdırıldıqda ( A n - A j) faza deformasiyası bərpa olunur (sahə SD). Bu, əslində forma yaddaş effekti.

Bərpa edilmiş deformasiya olduqda e< e ф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация e ост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.

Moskva Dövlət Universiteti M.V. Lomonosov

Material Elmləri Fakültəsi

Mövzu: “Forma yaddaşlı materiallar”.

FNM-nin V kurs tələbəsi

I. E. Kareeva

Moskva 2000

Giriş ……………………………………………………… 2
Forma yaddaş effektinin həyata keçirilməsi mexanizmi ... ... ... ... 3
Tətbiqlər ……………………………………… ..7
Forma yaddaşı olan ərintilərin istehsalı ................................................... ................... 9
Deqradasiya ……………………………………………… ..10
Nəticə ………………………………………………… ..11
İstinadlar ……………………………………… ..12
Giriş.

Forma yaddaş materialları (MPM) bu əsrin 60-cı illərinin sonunda kəşf edilmişdir. Artıq 10 il sonra (70-ci illərin sonu - 80-ci illərin əvvəlləri) elmi jurnallarda onların tətbiqinin müxtəlif imkanlarını təsvir edən çoxlu hesabatlar var. Hazırda MPF üçün funksional xassələr müəyyən edilmişdir: bir və ikitərəfli yaddaş effekti, psevdo və ya super elastiklik, yüksək sönümləmə qabiliyyəti.

MPF artıq tibbdə geniş tətbiq tapmışdır, çünki bədənə uzunmüddətli fəaliyyət göstərən materiallar implantasiya olunur. Onlar yüksək elastik xüsusiyyətlər nümayiş etdirirlər, temperatur dəyişdikdə formasını dəyişdirə bilirlər və dəyişən yük şəraitində çökmürlər. Titan nikelid əsasında ərintilərdə baş verən martensitik tipli faza çevrilmələrinin mürəkkəb təbiəti məsaməli strukturlarda aydın şəkildə özünü göstərir. Belə ərintilərdə faza keçidləri geniş histerezis və uzun bir temperatur diapazonu ilə xarakterizə olunur, bu zaman material forma yaddaşı və super elastiklik təsirini nümayiş etdirir. Ni-Ti əsaslı ərintilərə əlavə olaraq, martensitik transformasiyalar, məsələn, Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al kimi sistemlərdə mövcuddur.

Forma yaddaş ərintiləri martensitik çevrilmə temperaturundan və mexaniki xassələrdən asılı olaraq geniş tətbiq sahəsinə malikdir.
Forma yaddaş effektinin həyata keçirilməsi mexanizmi.

Martensit.

Martensit, soyuduqda kəsici diffuziyasız polimorfik çevrilmə nəticəsində yaranan kristal bərk cisimlərin quruluşudur. Alman metallurq Martens (1850 - 1914) adını daşıyır.
Bu çevrilmə zamanı qəfəsin deformasiyası nəticəsində metalın səthində relyef yaranır; həcmdə daxili gərginliklər yaranır və kristalın böyüməsini məhdudlaşdıran plastik deformasiya baş verir.
Böyümə sürəti 103 m / s-ə çatır və temperaturdan asılı deyil, buna görə də martensit əmələ gəlmə sürəti adətən kristalların nüvələşməsini məhdudlaşdırır.
Daxili gərginliklərin əks təsiri kristalların nüvələşməsini fazaların termodinamik tarazlıq nöqtəsindən xeyli aşağı yerdəyişdirir və sabit temperaturda çevrilmələri dayandıra bilər; bu baxımdan, əmələ gələn martensitin miqdarı adətən hipotermiyanın artması ilə artır. Elastik enerji minimal olmalıdır, martensit kristalları plitə formasını alır.
Daxili gərginliklər də plastik deformasiya ilə aradan qaldırılır, buna görə də kristalda çoxlu dislokasiyalar (1012 sm-2-yə qədər) var və ya 100 - 1000 E qalınlığında əkizlərə bölünür. Martensit təmiz metallarda (Fe, Co, Ti, Zr, Li və başqaları), onların əsasında bərk məhlullarda, intermetal birləşmələrdə (CuZn, Cu3Al, NiTi, V3Si, AuCd) aşağı temperaturlu polimorf çevrilmələrin tipik məhsuludur.

Martenzitik çevrilmələr.

Evtektikaya yaxın tərkibli Ni-Ti intermetal birləşmələri kubdan (austenit fazasından) monoklinikə keçidlə xarakterizə olunur.
otaq temperaturunda (martenzitik) faza. Belə çevrilmələr adətən ərintilərdə yüksək gərginliklərdə baş verir, lakin yaddaş effekti və ya super elastiklik nəticəsində aşağı gərginliklərdə də transformasiyalar baş verə bilər. Austenitic Ni-Ti ərintiləri martensitik çevrilmə nəticəsində yaranan mexaniki gərginlik və gərginlik (8%) altında superelastik davranış nümayiş etdirir. Boşaltma zamanı martensit qeyri-sabit olur və bütün makroskopik gərginlikləri kompensasiya etməklə austenite çevrilir.

Martenzitik çevrilmə, kristalı təşkil edən atomların qarşılıqlı düzülüşündə dəyişikliklərin onların nizamlı yerdəyişməsi ilə baş verdiyi və qonşu atomların nisbi yerdəyişmələrinin atomlararası məsafə ilə müqayisədə kiçik olduğu polimorf çevrilmədir. Mikroregionlarda kristal qəfəsin yenidən təşkili adətən onun hüceyrəsinin deformasiyasına qədər azalır və martenzitik çevrilmənin son mərhələsi vahid deformasiya olunmuş ilkin fazadır. Deformasiyanın böyüklüyü kiçikdir (~ 1-10%) və müvafiq olaraq, kristaldakı bağlayıcı enerji ilə müqayisədə kiçikdir, ilkin fazanın son fazaya homojen keçidinə mane olan enerji maneəsi. Metastabil fazada daha stabil fazanın bölgələrinin formalaşması və böyüməsi yolu ilə inkişaf edən martensitik çevrilmə üçün zəruri şərt, fazalar arasında nizamlı əlaqənin saxlanmasıdır.
Homojen faza keçidi üçün kiçik bir maneə ilə fazalararası sərhədlərin nizamlı quruluşu onların aşağı enerjisini və yüksək hərəkətliliyini təmin edir. Nəticədə, yeni fazanın (martensit kristallarının) kristallarının nüvələşməsi üçün tələb olunan artıq enerji kiçikdir və fazaların tarazlığından müəyyən bir sapma ilə, ilkin fazada mövcud olan qüsurların enerjisi ilə müqayisə edilə bilər. Buna görə də, martensit kristallarının nüvələşməsi daha yüksək sürətlə baş verir və istilik dalğalanmaları tələb etməyə bilər. Martensitik çevrilmədə mühüm rolu faza sərhədləri boyunca birləşən kristal qəfəslərin elastik uyğunlaşması nəticəsində yaranan daxili gərginliklər oynayır. Elastik gərginlik sahələri təcrid olunmuş, təhrif olunmamış fazalar üçün həqiqi termodinamik tarazlığın mövqeyinə nisbətən qarşılıqlı təsir göstərən fazaların tarazlıq nöqtəsinin yerdəyişməsinə səbəb olur; müvafiq olaraq martensitik çevrilmənin başlanğıc temperaturu həqiqi tarazlığın temperaturundan əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Minimum elastik gərginlik enerjisinə can atmaq martensit kristallarının morfologiyasını, daxili quruluşunu və qarşılıqlı düzülməsini müəyyən edir. Yeni faza kristalloqrafik oxlara nisbətən müəyyən bir şəkildə istiqamətlənmiş nazik lövhələr şəklində formalaşır. Plitələr, bir qayda olaraq, tək kristallar deyil, müstəvi-paralel domenlərin paketləridir - kristal qəfəsin oriyentasiyası ilə fərqlənən yeni fazanın bölgələri
(ikiqat). Müxtəlif sahələrdən olan gərginlik sahələrinin müdaxiləsi onların qismən məhvinə gətirib çıxarır. Elastik sahələrin daha da azalması müntəzəm olaraq yerləşdirilən plitələrin ansambllarının formalaşması ilə əldə edilir. Yəni martenzit çevrilməsi nəticəsində struktur komponentlərin düzülüşündə özünəməxsus iyerarxik düzülüşlü polikristal faza (ansambllar - lövhələr - domenlər) əmələ gəlir. Müəyyən şəraitdə martensitik çevrilmə prosesində daxili gərginliklərin artması xarici şəraitin dəyişməsi ilə tərsinə dəyişən iki fazalı termoelastik tarazlığın yaranmasına səbəb olur: mexaniki yüklərin təsiri altında və ya temperaturun dəyişməsi ilə ayrı-ayrı kristalların ölçüləri və onların sayı dəyişir. Martenzitik çevrilmələr bir çox kristal materiallarda olur: təmiz metallar, çoxsaylı ərintilər, ion, kovalent və molekulyar kristallar.

Martensitik transformasiya zamanı (plastik deformasiyadan sonra qızdırıldıqdan sonra ilkin formasını bərpa edən superelastik ərintilərin yaradılması - yaddaş effekti), həmçinin martenzitin çevrilməsi ilə bəzi metallarda ifratkeçirici xassələrin görünməsi arasında əlaqənin böyük perspektivləri var. Martenzitik çevrilmələr çoxsaylı struktur çevrilmələrin əsasını təşkil edir, bunun sayəsində istilik və mexaniki müalicənin köməyi ilə kristal materialların xassələrində yönəldilmiş dəyişiklik həyata keçirilir.

Məsaməli titan nikelid ərintilərinin xüsusiyyətləri.

Tökmə ilə müqayisədə məsaməli titan nikelidində martensitik çevrilmənin geniş temperatur diapazonunun olması elektrik müqavimətinin temperatur əyrilərində əks olunur. Göstərilmişdir ki, martensitik keçid məsaməli ərintilərdə natamamdır və tökmə ərintilərə nisbətən daha geniş temperatur diapazonunda baş verir. Beləliklə, eyni tərkibli qeyri-məsaməli (tökmə) ərintisi ilə müqayisədə məsaməli titan nikelidinin mühüm xüsusiyyəti faza çevrilmələrinin geniş temperatur diapazonudur. Təxminən 250 0 C-dir, yəni tökmə ərintinin çevrilmə diapazonunu (30-400 C) əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Faza çevrilmələrinin temperatur diapazonunun artması məsaməli titan nikelidinin quruluşu ilə əlaqədardır. Ölçü faktoru da əhəmiyyətlidir, çünki nazik körpülərdə və massiv bölgələrdə martensitik çevrilmə müxtəlif yollarla özünü göstərir. Bu amillərin təsiri ona gətirib çıxarır ki, titan nikelid əsasında məsaməli materiallarda faza çevrilmələri müxtəlif bölgələrdə müxtəlif temperaturlarda başlayır, temperatur oxu boyunca histerisisi müvafiq olaraq genişləndirir, çevrilmələrin temperatur diapazonlarını və formanın təzahür intervallarını genişləndirir. nikelid titan əsasında məsaməli ərintilərdə yaddaş və super elastiklik effektləri.

Şəkil 1 məsaməli və tökmə ərintilərdə forma yaddaş effektini göstərir. Məsaməli ərintidə forma yaddaş effekti tökmə ilə müqayisədə daha geniş temperatur diapazonunda özünü göstərir və məsaməli materialda qalıq plastik deformasiya tökmə ilə müqayisədə daha əhəmiyyətlidir (şəkil 1-də). Tökmə titan nikelidində demək olar ki, tam (100% -ə qədər) forma bərpası 6 - 8% və MT-nin temperatur diapazonundan sonrakı istilikdən sonra deformasiyadan sonra baş verir (Şəkil 1). Tökmə titan nikelidinin deformasiya dərəcəsinin artması ilə, martensitik çevrilmələrdən fərqli olaraq geri dönməz olan dislokasiya qüsurları meydana gəlir. Martenzit mexanizmi ilə geri dönən deformasiya mərhələsi geri dönməz plastik deformasiya mərhələsi ilə əvəz olunur. Kiçik yüklərdə belə, elastik deformasiyanın böyüklüyünün məhdudlaşdırıcı dəyəri aşdığı sahələr görünür. Bunun əksinə olaraq, məsaməli ərintilərdə, hətta minimal deformasiyalarla belə, formanın bərpası dərəcəsi 85% -dən çox deyil. Formanın bərpası dərəcəsi məsaməlikdən, məsamə ölçüsünün paylanmasından və martensitik kəsmə gərginliklərinin səviyyəsindən asılıdır, yəni. məsaməli cisimlərin deformasiyasının xüsusiyyətləri ilə bağlıdır. Müxtəlif məsamələrə malik titan nikelidinin deformasiya asılılıqlarının təhlili göstərir ki, məsaməliliyin artması ilə ərintinin məhsuldarlıq gərginliyi azalır.

İstifadə sahələri.

Qeyri-tibbi istifadə.

İlk forma yaddaş ərintisi 1971-ci ildə F-14 təyyarəsində Ni-Ti-Fe idi. Ni-Ti-Nb ərintilərinin istifadəsi böyük bir nailiyyət idi, lakin Fe-Mn-Si ərintiləri daha az bərpa oluna bilən stresə baxmayaraq, çox diqqət çəkdi.

İstehlak mallarının istehsalında nitinolun potensial istifadəsi var. Məsələn, maraqlı bir ixtira: bir cihaz
- yanan siqareti külqabına endirən, məsələn, süfrəyə düşməsinin qarşısını alan külqabı tutacağı.

Forma yaddaş cihazlarının etibarlılığı onların istifadə müddətindən asılıdır.
Sistemin iş dövrlərini idarə etmək üçün vacib xarici parametrlər - vaxt, temperaturdur. Fiziki və mexaniki xassələri müəyyən edən mühüm daxili parametrlər bunlardır: ərinti sistemi, ərinti tərkibi, çevrilmə növü və şəbəkə qüsurları. Bu parametrlər ərintinin termomexaniki tarixinə nəzarət edir. Nəticədə, maksimum yaddaş effekti tələb olunan dövrlərin sayından asılı olaraq məhdudlaşdırılacaq.

Günəş panelləri və ya peyk antenaları kimi kosmik yüklər indi daha çox yerləşdirilmiş pirotexniki vasitələrdir ki, bu da bir çox problem yaradır. Forma yaddaşı olan materialların istifadəsi bütün bu problemləri aradan qaldıracaq, eyni zamanda yerdəykən sistemin işini dəfələrlə yoxlamaq imkanı verəcəkdir.

Ni-Ti ərintiləri ilə bağlı son tədqiqatlar göstərdi ki, super elastik davranış aşınma müqavimətini artırır.
Pseudo-elastik davranış sürüşmə zamanı elastik təmas sahəsini azaldır. İki sürüşən hissə arasında elastik təmas sahəsinin azaldılması materialın aşınma müqavimətini artırır. Xüsusi bir aşınma növü, hidravlik maşınlarda, gəmi pervanelerinde və su turbinlərində xüsusi problemlər yaradan kavitasiya eroziyasıdır. Müxtəlif materialların müqayisəli tədqiqatları göstərdi ki, Ni-Ti ərintiləri adi ərintilərə nisbətən kavitasiya eroziyasına daha yüksək müqavimət göstərir. Martensitik vəziyyətdə Ni-Ti ərintisi kavitasiya eroziyasına çox yaxşı müqavimət göstərir. Lakin korroziyaya məruz qalan işçi hissələrin tamamilə Ni-Ti ərintisindən istehsalı çox baha başa gəlir, buna görə də ən yaxşı yol Ni-Ti ərintisi poladla birləşdirilmiş istifadə etməkdir.

Tibbi tətbiqlər.

Tibbdə kompozit materialların yeni sinfindən istifadə olunur
“Biokeramika – titan nikelid”. Belə kompozitlərdə bir komponent (titan nikelid) superelastikliyə və forma yaddaşına malikdir, digəri isə biokeramika xüsusiyyətlərini saxlayır.

Keramika komponenti ortopedik stomatologiyada geniş istifadə olunan və kövrək material olan çini ola bilər. Farforun yüksək kövrəkliyi, təmas gərginliklərinin müxtəlif fazaların və taxılların sərhədlərində meydana çıxması ilə əlaqədardır ki, bu da orta tətbiq olunan gərginliklərin səviyyəsini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Keramika materialında təmas gərginliklərinin rahatlaşması, titan nikelidində faza çevrilməsi səbəbindən bu gərginliklər zonasında enerjinin yayılması baş verərsə mümkündür. Temperaturun dəyişməsi və ya yükün tətbiqi titan nikelidində martenzitik transformasiyaya səbəb olur ki, bu da kompozit material yükləndikdə matrisin gərginliyini effektiv şəkildə yumşaltmağa gətirib çıxarır və bərk komponentin tətbiq olunan yükü daşımasına imkan verir. Məlumdur ki, superelastik titan nikelid tozundan məsaməli kompaktların həcminin elastik bərpası hissəciklərarası təmasların qırılması ilə bağlıdır və məsaməlilikdən və kontakt yapışmasının böyüklüyündən asılı olan briketin gücü ilə müəyyən edilir. qüvvələr. Titan nikelid tozuna digər komponentlər, məsələn, incə dispers volfram və ya silisium karbid əlavə etməklə bu qüvvələrin zəiflədilməsi elastik effekti əhəmiyyətli dərəcədə artırır, çünki eyni adlı güclü titan-nikel kontaktları əks olanlarla əvəz olunur. Elastik effektin böyüklüyü kompaktda titan nikelid tərkibinin azalması ilə azaldığından, elastik həcmin bərpasının konsentrasiyadan asılılığı adətən həddindən artıq olur. “Çini – titan nikelid” kompozit materialında komponentlər zəif qarşılıqlı təsir göstərir və sinterləndikdən sonra keramika və metal komponentlər arasında təmaslar zəifləyir. Yükləndikdə, onlar əvvəlcə qırılır və elastik həcmin bərpası artır. Nəticədə, deformasiya geri çevrilir və kompozit superelastikliyə oxşar xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Kompozit materialın biouyğunluğu
Qarın ön divarının dərisi altında kompozit materialdan və çinidən hazırlanmış nümunələrin implantasiyasına siçovullarda toxuma reaksiyasını qiymətləndirərək “Diş çini – titan nikelid” histoloji üsulla tədqiq edilmişdir. Hər iki halda toxuma reaksiyalarının təbiəti, onların yayılması və hüceyrə dəyişikliklərinin xüsusiyyətləri birmənalı idi. Beləliklə, "biokeramik - titan nikelid" kompozit materiallar biouyğundur.

Forma yaddaşlı ərintilərin alınması.

Forma yaddaş ərintiləri fərdi komponentlərin əridilməsi ilə istehsal olunur. Ərinti tez soyudulur və yüksək temperaturda emal aparılır.

Təbabət üçün "biokeramik - titan nikelid" kompozit materiallarının bütün sinfi təklif edilmişdir. Belə materiallarda bir komponent (titan nikelid) forma yaddaşına və super elastikliyə malikdir, digəri isə biokeramika xüsusiyyətlərini saxlayır. Ən çox istifadə edilən keramika komponenti ortopedik stomatologiyada geniş istifadə olunan və kövrək material olan çinidir. Bu cür nümunələrin istehsalı üçün titan nikelid tozları və çini kütləsi istifadə olunur, qarışdırıldıqdan və qurudulduqdan sonra vakuumda sinterlənir.

Deqradasiya

NiTi əsasında ərintilərdə martenzitik çevrilmə atermik bir prosesdir, sürəti tamamilə fazaların termodinamik tarazlığına yaxın temperaturun dəyişmə sürəti ilə müəyyən edilir. Buna görə də, NiTi-də martensitik transformasiyanı müşayiət edən bütün xüsusi mexaniki təsirlər, məsələn, forma yaddaşı, transformasiya plastikliyi uyğun qızdırma və soyutma rejimləri ilə çox qısa müddətdə həyata keçirilə bilər. Yüksək sürətli cihazlarda istilik agenti (maye və ya qaz halında) ilə istilik mübadiləsini sürətləndirmək üçün nazik lent, naqil və en kəsiyində mikron ölçülü xətti ölçüləri olan borular istifadə olunur. Bu zaman ərintinin sərbəst səthinin vəziyyəti böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Tərkibindəki kiçik dəyişikliklər belə temperatur kinetikasının dəyişməsinə və çevrilmənin tamlığına səbəb olduğundan, elementlərin ayrılması və səthin oksidləşməsi də materialın xüsusi xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Bu vəziyyət materialın ilkin termal və ya termomekanik müalicəsi ehtiyacına görə xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.

Tədqiqatlar termal təsirlər altında sərbəst səthdə titan nikelidinin meylini göstərdi. Oksigen tərkibli atmosferdə ərinti oksidləşərək əsasən TiO2 oksidi olan oksid təbəqəsi əmələ gətirir. Güman etmək olar ki, titan kimyəvi cəhətdən çox aktiv olduğundan, oksigensiz bir mühitdə titan atomları hər hansı bir inert qazla, məsələn, azot atmosferində - nitridlərlə birləşmələr əmələ gətirəcəkdir. Taxıl sərhədləri boyunca və səthdə oksidlərin əmələ gəlməsinin qarşısını yalnız nümunələrin vakuumda və ya inert atmosferdə istilik müalicəsi ilə almaq olar.

Bununla belə, sağlam düşüncənin əksinə olaraq, qızdırıldıqda, ilkin deformasiyadan sonra orijinal formasına qayıtma fenomenini nümayiş etdirən bir sıra materiallar, metal ərintiləri var. Yəni bu metallar canlı olmadığı üçün bir növ yaddaş nümayiş etdirməyə imkan verən xüsusi xüsusiyyətə malikdir.

Fenomen

Forma yaddaşının təsirini başa düşmək üçün onun təzahürünü bir dəfə görmək kifayətdir. Nə baş verir?

Forma yaddaş effektinin nümayişi


Metal tel var.	Bu tel əyilmişdir.

Teli qızdırmağa başlayırıq.	Qızdırıldıqda, tel düzəldilir, orijinal formasını bərpa edir.

Fenomenin mahiyyəti

Niyə belə olur?

Fenomenin mahiyyəti

İlkin vəziyyətdə material müəyyən bir quruluşa malikdir. Şəkildə normal kvadratlarla göstərilmişdir.

Deformasiya zamanı (bu halda, əyilmə) materialın xarici təbəqələri uzanır, daxili olanlar isə sıxılır (orta olanlar dəyişməz qalır). Bu uzunsov strukturlar martensit lövhələridir. Hansı ki, metal ərintiləri üçün qeyri-adi deyil. Qeyri-adi olaraq, martensit forma yaddaş materiallarında termoelastikdir.

Qızdırıldıqda, martensit plitələrinin termoelastikliyi özünü göstərməyə başlayır, yəni onlarda daxili gərginliklər yaranır ki, bu da strukturu ilkin vəziyyətinə qaytarmağa, yəni uzanmış plitələri sıxmağa və yastı olanları uzatmağa meyllidir.

Xarici uzanmış lövhələr sıxıldığı və daxili yastı olanlar uzandığı üçün material bütövlükdə əks istiqamətdə özünü deformasiya edir və orijinal quruluşunu və onunla birlikdə formasını bərpa edir.

Forma yaddaş xüsusiyyətləri

Forma yaddaş effekti iki kəmiyyətlə xarakterizə olunur.

Ciddi ardıcıl kimyəvi tərkibə malik bir ərinti dərəcəsi. (Aşağıya baxın "Yaddaş materiallarının formalaşdırılması")
Temperaturlar martensitik çevrilmələr.

Təzahür prosesində forma yaddaş effekti iştirak edirlər martensitik çevrilmələr iki növ - irəli və geri. Müvafiq olaraq, onların hər biri öz temperatur diapazonunda özünü göstərir: MN və MK - başlanğıc və son birbaşa martensitik çevrilmə deformasiya edildikdə, AH və AK - qızdırıldığında başlanğıc və son.

Temperaturlar martensitik çevrilmələr həm ərintinin dərəcəsinin (ərinti sistemi) həm də kimyəvi tərkibinin funksiyasıdır. Alaşımın kimyəvi tərkibindəki kiçik dəyişikliklər (qəsdən və ya nikah nəticəsində) bu temperaturların dəyişməsinə səbəb olur.

Beləliklə, birmənalı funksional təzahür üçün ərintinin kimyəvi tərkibini ciddi şəkildə saxlamaq lazımdır. forma yaddaş effekti... Hansı ki, metallurgiya istehsalı yüksək texnologiyalara çevrilir.

Forma yaddaş effekti bir neçə milyon dövrədə özünü göstərir.

İlkin istilik müalicəsi gücləndirilə bilər forma yaddaş effekti.

Geri çevrilə bilən forma yaddaş effektləri, bir temperaturda material bir formanı, başqa bir temperaturda isə başqa formanı "yadda saxladıqda".

Temperatur nə qədər yüksəkdir tərs martensitik çevrilmə, daha az tələffüz olunur forma yaddaş effekti... Məsələn, zəif forma yaddaş effekti Fe-Ni sisteminin ərintilərində (5 - 20% Ni), temperaturda müşahidə olunur tərs martensitik çevrilmə 200 - 400˚C.

Hiperelastiklik

Yaxından əlaqəli başqa bir fenomen forma yaddaş effekti birdir hiperelastiklik.

Hiperelastiklik- yükü götürdükdən sonra orijinal formasını tamamilə bərpa etmək üçün məhsuldarlıq nöqtəsini əhəmiyyətli dərəcədə aşan bir gərginliyə məruz qalan materialın xüsusiyyəti.

Superelastik davranış elastik davranışdan daha böyük bir sıradır.

Hiperelastiklik birbaşa martensitik çevrilmənin başlanğıcı ilə tərs çevrilmənin sonu arasındakı temperatur intervalında müşahidə olunur.

Forma yaddaş materialları

Titan nikelid

ilə materiallar arasında lider forma yaddaş tətbiqi və biliyi baxımından belədir titan nikelid .

Titan nikelid 55 wt% Ni olan ekviatomik tərkibli intermetal birləşmədir. Ərimə nöqtəsi 1240 - 1310˚C, sıxlıq 6,45 q / sm3. CsCl tipli sabit bədən mərkəzli kub qəfəs olan titan nikelidinin ilkin strukturu termoelastikliyə məruz qalır. martensitik çevrilmə aşağı simmetriya mərhələsinin formalaşması ilə.

Xaricdə qəbul edilən bu ərintinin başqa bir adıdır nitinol abbreviaturadan gəlir NiTiNOL burada NOL, bu materialın 1962-ci ildə hazırlandığı Birləşmiş Ştatların Dəniz Artilleriya Laboratoriyasının qısaldılmış adıdır.

Element titan nikelid həm sensor, həm də aktuator funksiyalarını yerinə yetirə bilər.

Titan nikelid sahibdir:

Əla korroziya müqaviməti.
Yüksək davamlılıq.
Yaxşı forma yaddaş xüsusiyyətləri. Formanın yüksək bərpa əmsalı və yüksək bərpa gücü. 8% -ə qədər deformasiya tamamilə bərpa edilə bilər. Bu vəziyyətdə bərpa gərginliyi 800 MPa-a çata bilər.
Canlı orqanizmlərlə yaxşı uyğunluq.
Materialın yüksək sönüm qabiliyyəti.

Dezavantajları:

Titanın olması səbəbindən, ərintisi azot və oksigeni asanlıqla birləşdirir. Bu elementlərlə reaksiyaların qarşısını almaq üçün istehsal zamanı vakuum avadanlığından istifadə edilməlidir.
Parçaların istehsalında emal, xüsusən də kəsmə ilə mürəkkəbdir. (Yüksək gücün əks tərəfi).
Yüksək qiymət. 20-ci əsrin sonunda gümüşdən bir qədər ucuz idi.

Sənaye istehsalının hazırkı səviyyəsində olan məhsullar titan nikelid (Cu-Zn-Al sisteminin ərintiləri ilə birlikdə) geniş praktik tətbiq və bazar satışları tapmışdır. (Aşağıdakı “Forma Yaddaş Materiallarının Tətbiqi”nə baxın).

Digər ərintilər

20-ci əsrin sonunda forma yaddaş effekti 20-dən çox ərintilərdə aşkar edilmişdir. istisna olmaqla titan nikelid təsir forma yaddaş sistemlərdə tapılır:

Au-Cd. 1951-ci ildə ABŞ-ın İllinoys Universitetində hazırlanmışdır. Forma yaddaş materiallarının qabaqcıllarından biridir.
Cu-Zn-Al. Eləcə də titan nikelid praktik tətbiqi var. -170 ilə 100˚C aralığında martensitik çevrilmələrin temperaturları.
- Üstünlüklər (müqayisədə titan nikelid):
  - Normal atmosferdə əridilə bilər.
  - Kəsmək asandır.
  - Qiyməti beş dəfə ucuzdur.
- Dezavantajları:
  - Forma əzbəri baxımından daha pis.
  - Zəif mexaniki və aşındırıcı xüsusiyyətlər.
  - İstilik müalicəsi zamanı taxılın qabalaşması asanlıqla baş verir, bu da mexaniki xüsusiyyətlərin azalmasına səbəb olur.
  - Toz metallurgiyasında taxılın stabilləşdirilməsi problemləri.
Cu-Al-Ni. Yaponiyanın Osaka Universitetində hazırlanmışdır. Temperaturlar martensitik çevrilmə 100 ilə 200˚C aralığında.
Fe-Mn-Si. Bu sistemin ərintiləri ən ucuzdur.
Fe-Ni
Cu-Al
Cu-Mn
Co-Ni
Ni-Al

Bəzi tədqiqatçılar buna inanırlar forma yaddaş effekti keçən hər hansı bir materialla əsaslı şəkildə mümkündür martensitik çevrilmələr titan, sirkonium və kobalt kimi saf metallardan olanlar da daxil olmaqla.

Titan nikelid istehsalı

Ərimə vakuum-kəllə sobasında və ya qoruyucu atmosferdə (helium və ya arqon) istehlak edilə bilən elektrodlu elektrik qövs sobasında baş verir. Hər iki halda yük titan yodid və ya briketlərə sıxılmış titan süngər və N-0 və ya N-1 dərəcəli nikeldir.

Külçənin kəsişməsi və hündürlüyü üzərində vahid kimyəvi tərkib əldə etmək üçün ikiqat və ya üçqat yenidən əritmə tövsiyə olunur.

Çatlamanın qarşısını almaq üçün külçələrin soyudulması üçün optimal rejim soba ilə soyutmadır (saniyədə 10˚-dən çox deyil).

Səth qüsurlarının aradan qaldırılması - zımpara çarxı ilə daşlama.

Külçənin həcminə görə kimyəvi tərkibin daha tam düzəldilməsi üçün homogenləşmə inert atmosferdə 950 - 1000˚C temperaturda aparılır.

Forma yaddaş materiallarının tətbiqi

Titan nikelid birləşdirici qolları

İlk dəfə ABŞ-ın Reichem Korporasiyası tərəfindən hərbi təyyarələrin hidravlik sisteminin borularını birləşdirmək üçün hazırlanmış və tətbiq edilmiş kol. Qırıcının 300 mindən çox belə əlaqəsi var, lakin onların pozulması barədə heç vaxt məlumat verilməyib.

Belə kolların istifadəsi aşağıdakı kimidir:

Birləşdirici qolların tətbiqi

Kol 20˚C temperaturda ilkin vəziyyətindədir.

Qol kriostata yerləşdirilir, burada -196˚C temperaturda daxili çıxıntılar bir pistonla genişləndirilir.

Soyuq qol içəridən hamar olur.

Xüsusi kəlbətinlərdən istifadə edərək, qol kriostatdan çıxarılır və birləşdiriləcək boruların uclarına qoyulur.

Otaq temperaturu müəyyən bir ərinti tərkibi üçün istilik temperaturudur. Sonra hər şey "avtomatik olaraq" baş verir. Daxili çıxıntılar orijinal formasını "xatırlayır", birləşdirilən boruların xarici səthinə düzəldir və kəsilir.

Nəticə 800 atm-ə qədər təzyiqə tab gətirə bilən güclü vakuum keçirməyən birləşmədir.

Əslində, bu cür əlaqə qaynağı əvəz edir. Və metalın qaçılmaz yumşalması və metal ilə qaynaq arasında keçid zonasında qüsurların yığılması kimi qaynağın belə mənfi cəhətlərini qarşısını alır.

Bundan əlavə, bu əlaqə üsulu, qovşaqların və boru kəmərlərinin bir-birinə qarışması səbəbindən qaynaq çətinləşdikdə, strukturun montajında son əlaqə üçün yaxşıdır.

Bu kollar aviasiya, aerokosmik və avtomobil tətbiqlərində istifadə olunur.

Bu üsul sualtı kabellərin borularını birləşdirmək və təmir etmək üçün də istifadə olunur.

Tibbdə

Reabilitasiya prosesində istifadə edilən və funksional pozğunluğu olan aktiv əzələ qruplarını yenidən aktivləşdirmək üçün nəzərdə tutulmuş əlcəklər. Karpal, dirsək, çiyin, topuq və diz oynaqlarında istifadə edilə bilər.
Daxil edildikdən sonra bədən istiliyinin təsiri altında funksional bir forma əldə edən kontraseptiv spirallər.
Qan dövranı sisteminin damarlarına daxil olmaq üçün filtrlər. Onlar bir katater istifadə edərək düz bir tel şəklində təqdim olunur, bundan sonra müəyyən bir yerə malik filtrlər formasını alırlar.
Zəif damarları sıxmaq üçün sıxaclar.
Elektrik cərəyanı ilə işləyən süni əzələlər.
Protezlərin sümüklərə bərkidilməsi üçün bərkidici sancaqlar.
Uşaqlarda böyüyən protezlər üçün süni uzatma cihazı.
Bud sümüyü başının qığırdaqının dəyişdirilməsi. Əvəzedici material sferik formanın (femur başı) təsiri altında özünü sıxışdırır.
Skaloz ilə onurğanın düzəldilməsi üçün çubuqlar.
Süni lensin implantasiyası üçün müvəqqəti sıxışdırıcı bərkitmə elementləri.
Tamaşa çərçivəsi. Dibində, şüşənin tel ilə sabitləndiyi yerdə. Plastik linzalar soyuduqda sürüşmür. Linzalar silindikdə və ya uzun müddət istifadə edildikdə çərçivə uzanmır. İstifadə olunan effekt hiperelastiklik.
Ortopedik implantatorlar.
Dişlərin düzəldilməsi üçün tel.

İstilik siqnalı

Yanğın həyəcanı.
Yanğın damperləri.
Hamam siqnalizasiya cihazları.
Şəbəkə qoruyucusu (elektrik dövrələrinin qorunması).
İstixanalarda pəncərələrin avtomatik açılması və bağlanması üçün cihaz.
İstilik bərpa qazanları üçün çənlər.
Avtomatik kül sarsıdan külqabı.
Elektron kontaktor.
Tərkibində yanacaq buxarları olan qazların atılmasının qarşısının alınması sistemi (avtomobillərdə).
Radiatordan istiliyi çıxarmaq üçün cihaz.
Duman işıqlarını yandırmaq üçün cihaz.
İnkubatorun temperatur tənzimləyicisi.
İsti su ilə yuyulmaq üçün qab.
Soyutma və qızdırma cihazları, istilik mühərrikləri üçün idarəetmə klapanları.

Digər proqramlar

Focusu Boro, Yaponiya qeydedici qurğularda titan nikelidindən istifadə edir. Qeydiyyatçının giriş siqnalı titan nikelid teli qızdıran elektrik cərəyanına çevrilir. Telin uzadılması və qısaldılması ilə qeyd cihazının qələmi hərəkətə gətirilir. 1972-ci ildən bəri bir neçə milyon belə qurğu istehsal edilmişdir (20-ci əsrin sonundakı məlumatlar). Sürücü mexanizmi çox sadə olduğundan, nasazlıqlar olduqca nadirdir.
Konveksiya tipli elektron soba. Mikrodalğalı sobada isitmə və sirkulyasiya edən isti hava ilə qızdırma zamanı ventilyasiyanı dəyişdirmək üçün titan nikelid sensoru istifadə olunur.
Otaq kondisionerinə həssas klapan. Kondisionerin soyuducu və qızdırılması üçün hava çıxışında küləyin istiqamətini tənzimləyir.
Qəhvə dəmləyən. Buxarlanma temperaturunun təyini, həmçinin açma / söndürmə klapanları və açarları üçün.
Elektromaqnit qida prosessoru. Qızdırma maqnit qüvvəsi sahələrinin təsiri altında qazanın dibində yaranan burulğan cərəyanları ilə həyata keçirilir. Özünüzü yandırmamaq üçün titan nikelidindən hazırlanmış bir rulon şəklində bir element tərəfindən aktivləşdirilən bir siqnal görünür.
Elektron saxlama quruducusu. Quruducunun bərpası zamanı qanadları işlədir.
1985-ci ilin əvvəlində büstqalter çərçivələrinin istehsalı üçün istifadə edilən forma yaddaşlı ərintilər bazarı uğurla fəth etməyə başladı. Fincanların altındakı metal çərçivə titan nikelid məftilindən hazırlanır. Burada superelastiklik xassəsindən istifadə olunur. Eyni zamanda, telin mövcudluğu hissi, yumşaqlıq və elastiklik təəssüratı yoxdur. Deformasiyaya uğradıqda (yuma zamanı) formasını asanlıqla bərpa edir. Satış - ildə 1 milyon ədəd. Bu, materialların ilk praktik tətbiqlərindən biridir forma yaddaş.
Müxtəlif sıxma alətlərinin istehsalı.
Mikrosxemlərin korpuslarının möhürlənməsi.
Martensitik çevrilmələr zamanı (titan nikelidində) işin istiliyə çevrilməsinin yüksək səmərəliliyi bu cür materialların yalnız yüksək nəmləndirici materiallar kimi deyil, həm də soyuducu və istilik nasosları üçün iş mühiti kimi istifadəsini nəzərdə tutur.
Əmlak hiperelastiklik yüksək səmərəli mexaniki enerji yayları və akkumulyatorlar yaratmaq üçün istifadə olunur.

Ədəbiyyat

V. A. Lixachev və başqaları "Forma yaddaş effekti", L., 1987
A.S.Tixonov və başqaları “Müasir maşınqayırmada forma yaddaş effektinin tətbiqi”, M., 1981.
V. N. Xaçın “Forma yaddaşı”, M., 1984

Hər bir metal və ərintinin öz kristal qəfəsləri, arxitekturası və ölçüləri var.
ikincisi ciddi şəkildə müəyyən edilir. Bir çox metal üçün, temperaturun, təzyiqin dəyişməsi ilə şəbəkə yoxdur
olduğu kimi qalır və onun restrukturizasiyasının baş verdiyi an gəlir. Belə bir dəyişiklik
kristal qəfəs növü - polimorfik çevrilmə - iki tərəfindən həyata keçirilə bilər
yollar:
1) atomların yüksək hərəkətliliyində diffuziya səbəbindən yüksək temperaturda;
2) atomların kollektiv, əlaqələndirilmiş hərəkəti səbəbindən aşağı temperaturda
ərintinin əsas hissəsinin formasının dəyişməsinə gətirib çıxarır (diffuziyasız kəsici termoelastik mar-
yeni kristal qəfəsin əmələ gəlməsi ilə gərginlik transformasiyası - martensit).
Ostenitik vəziyyətdə yüksək temperaturda ərinti kub qəfəsə malikdir.
Soyuduqdan sonra ərinti qəfəs hüceyrələrinin meydana gəldiyi martenzitik fazaya keçir
əyilmiş paralelepipedlərlə. Qızdırıldığında, austenit fazası bərpa olunur və onunla birlikdə
forma yaddaşı olan ərintidən hazırlanmış məmulatın orijinal forması da bərpa olunur.
Martenzitik çevrilmə kristalların yenidən qurulmasının əsas üsullarından biridir.
diffuziya olmadan qəfəs, poladlar, təmiz metallar, əlvan
ərintilər, yarımkeçiricilər, polimerlər.
"Yaddaşın" təsiri - kristalların orijinal formasının və ölçüsünün bərpasından sonra
termoelastik martensitik çevrilmə nəticəsində deformasiya zamanı onların dəyişmələri
müəyyən bir rejimə uyğun olaraq istilik müalicəsi zamanı.
Formanın dəyişməsi martensitik çevrilmənin əsas xüsusiyyətidir, onunla bağlıdır
ərintilərin "yaddaşının" təsiri, "yaddaşın" təzahürü üçün zəruri, lakin kifayət olmayan bir şərt.
Martensit kristallarının sərbəst enerjisi stimullaşdıran ilkin fazadan daha azdır
martensitik keçidin inkişafı. Keçid interfeysin görünüşünə görə maneə törədir
köhnə və yeni fazalar və sərbəst enerjinin artması. Martensit fazasının artan kristalları
buna müqavimət göstərən ətrafdakı həcmi deformasiya edir. Elastik enerji yaranır,
kristalların daha da böyüməsinin qarşısını alır. Bu enerji elastiklik həddini aşdıqda
qonaqlar, interfeys və yaxınlığında materialın sıx bir deformasiyası var
kristal artımı dayanır. Çeliklərdə proses demək olar ki, dərhal baş verir (fərdi
martensit kristalları sonlu ölçüyə qədər böyüyür).
Martensitin ostenitə tərs keçidi (yüksək temperatur fazası, diffuziyasız)
qəfəsin kəsilərək yenidən təşkili çətindir), yüksək temperaturda, açıq ocaqda olduqda baş verir.
austenit kristalları orijinal formasına keçmədən böyüyür (atomlar onların üzərinə düşmür.
keçmiş yerlər).
"Yaddaş" olan ərintilərdə, soyuduqda martensit kristalları yavaş-yavaş böyüyür
istilik tədricən yox olur, bu da interfeysin dinamik tarazlığını təmin edir
onlar və orijinal mərhələ arasında. Soyutma halında faza sərhədi eyni şəkildə davranır
dəyişdirilməsi və isitmə, müvafiq olaraq, yük tətbiqi və çıxarılması ilə - termoelastik
bərk cisimdə faza tarazlığı.
Termoelastik martenzitik çevrilmə formanın geri dönən dəyişməsi ilə müşayiət olunur
əsasən metalların "yaddaşını" təmin edən austenit kristalları.
56 Ağıllı polimer materiallar (IPM)
Termoelastik martensitik çevrilmənin birbaşa nəticəsi geri çevriləndir
dövri soyutma və qızdırma nəticəsində bərk cismin formasının dəyişməsi (termal
mühərrik). "Yaddaş" (məsələn, nitinol) olan metallar orijinallarını "xatırlayır"
nümunənin ilkin deformasiyasından sonra qızdırıldıqda forma.
1960-cı illərin sonunda. fiziki tədqiqat və texniki sahə
ərintilərdə forma yaddaş effektinin tətbiqi.
Martensitik çevrilmə ilə yüzlərlə ərinti var, lakin təsiri olduğu ərintilərin sayı
Formanın “yaddaş”ı praktiki əhəmiyyətə malikdir, əhəmiyyətsizdir. Kollektiv hərəkət
atomlar müəyyən bir istiqamətdə kortəbii (martensit
no) materialın deformasiyası (torlu rearrangement), hansı qonşuluq və interatomic
atomların bağları pozulmur (əvvəlki mövqelərə qayıtmaq hələ də mümkündür,
orijinal formaya), yalnız müəyyən şərtlərdə keçir. Şəxsin "yaddaşı"
kristal hələ adətən polikristal olan ərintinin bütün həcminin yaddaşı deyil
üz quruluşu.
Ayrı-ayrı kristalitlər (dənələr) kristal qəfəslərin oriyentasiyasına görə fərqlənirlər.
Martensitik çevrilmə zamanı atomların yerdəyişməsi müəyyən müstəvilər boyunca qəfəsdə baş verir.
sümüklər və istiqamətlər. Taxılların müxtəlif oriyentasiyasına görə hər bir taxılda yerdəyişmələr keçir
müxtəlif istiqamətlərdə və ayrı-ayrı kristalların əhəmiyyətli deformasiyasına baxmayaraq,
nümunə bütövlükdə formada nəzərəçarpacaq dəyişiklik hiss etmir. O zaman olur
kristallar bir istiqamətə yönəldilmişdirsə. İdarəedici qüvvə, hansı ki,
Tensitic transformasiya kristalların üstünlük təşkil təşkil edir, edir
xarici yük.
Martensitik çevrilmə zamanı atomlar xarici təsir istiqamətində hərəkət edir
yüklər (nümunə bütövlükdə deformasiyaya məruz qalır). qədər proses inkişaf edir
bütün material atomlararası pozulmadan qüvvə istiqamətində deformasiya olunmur
bağlar və atomların yaxınlığının pozulması. Qızdırıldıqda, orijinal vəziyyətlərinə qayıdırlar,
materialın bütün həcminin orijinal formasını bərpa etmək.
"Yaddaş" effekti termoelastik faza tarazlığına və nəzarət fəaliyyətinə əsaslanır
yük. Ərintilərin xüsusi termomexaniki müalicəsi mikro-
martensitik keçidlər zamanı hərəkətləri xarici təsirə bənzəyən stresslər
yük. Soyuduqda, ərinti qızdırıldıqda kortəbii bir forma alır
orijinalına qayıdır (boşqab soyuduqda, qızdırıldıqda halqaya bükülür -
açılır və ya əksinə).
Forma yaddaş materialları superplastiklik nümayiş etdirə bilər (əhəmiyyətli deformasiyalar
formalaşması, martensitik çevrilmə xarici yükün tətbiqi nəticəsində yarandıqda və
yay amortizatorları, batareyalar yaratarkən istifadə olunan soyutma deyil
mexaniki enerji), yüksək tsiklik gücə malikdir (yığım yoxdur
struktur qüsurları) və yüksək mexaniki enerjini dağıtma qabiliyyəti (açıq ocaq ilə)
ələk çevrilmələri, kristal qəfəsin yenidən təşkili yağıntı ilə müşayiət olunur.
və ya istilik udma, əgər xarici yük martensitik çevrilməyə səbəb olarsa, o zaman
mexaniki enerji istiliyə çevrilir; yaddaş effektləri ilə proses də müşahidə edilir
istiliyi işə çevirmək).
Yaddaş ilə metalların formasının dəyişməsi (temperaturun dövri dəyişməsi ilə)
güclü atomlararası qüvvələrin təzahürü ilə müşayiət olunur. Materialların genişlənmə təzyiqi
bu növ 7 t / sm2-ə çatır. Müxtəlif ölçülü məhsulun material növündən asılı olaraq
və konfiqurasiyalar əyilir, genişlənir, bükülür (forma proqramlaşdırıla bilər).
Forma yaddaş metallarına nitinol, nitinol-55 (dəmirlə), nikelid ərintiləri daxildir.
titan VTN-27, titan ərintiləri VT-16, VT23 (xüsusi rejimdə istilik müalicəsi, 2-3
titan nikelidindən dəfələrlə ucuz və 1,5 dəfə yüngül), titan əsaslı 28-34% manqan və
5-7% silisium, terfenol (maqnitostriktiv ərinti, aşağı tezlikdə titrəmələri azaldır
vibrasiya).
İntellektual polimer materiallar (IPM) 57
Manqan əsaslı ərintilər maksimum temperaturun temperatur aralığına malikdir
20-40 ° C temperaturda və temperatur aralığında verilmiş formanı bərpa edin
-100 ilə 180 ° C arasında
Cu-Zn- sisteminin ərintiləri toz metallurgiyası (Fukuda Metal Co.) ilə əldə edilmişdir.
Forma yaddaş sinterləmə ilə Al (700 MPa, 900 ° C, 0.1 wt% alüminium flüorid)
ərintilərinin tozları Cu-Zn (70:30), Cu-Al (50:50) və mis (dənə ölçüsü 20-100 µm). Ərinti
10% dartıldıqdan sonra formasını bərpa edir.
Soyuduqdan sonra ərinti dəyişdiyinə görə martenzitik fazaya keçir
kristal qəfəs hüceyrələrinin həndəsi parametrləri plastik olur və at
mexaniki gərginlik, "yaddaş" (nitinol və s.) ilə bir ərintidən hazırlanmış bir məhsul verilə bilər.
temperatur olmadığı müddətcə davam edəcək faktiki olaraq hər hansı bir konfiqurasiya
martensit fazasının enerji baxımından əlverişsiz olduğu kritik dəyəri aşır,
ərinti məhsulun orijinal formasının bərpası ilə austenitik fazaya keçir. Amma,
deformasiyalar 7-8% -dən çox olmamalıdır, əks halda forma tamamilə bərpa edilməyəcəkdir.
Nitinol ərintiləri hazırlanmışdır ki, onlar eyni zamanda məhsulların formasını "xatırlayır",
yüksək və aşağı temperaturlara uyğundur. Nitinol ərintilərində yaddaş effekti
aydın ifadə edilir və temperatur diapazonu qeyri-müəyyən diapazonda dəqiq tənzimlənə bilər.
Bununla belə, ərintilərə dəyişdirici elementlər daxil olmaqla neçə dərəcə ilə onlarla dərəcə
siklik ehtiyat, idarə olunan deformasiyaların (iterasiyaların) sayı 2000-dən çox deyil,
bundan sonra ərintilər öz xüsusiyyətlərini itirir.
50 μm ərintilərin diametri olan filamentlərdən əmələ gələn keçirici liflər
titan və nikel nanohissəcikləri ilə 5 milyon iterasiya ərzində uzunluğu 12-13% dəyişdirin və
süni əzələlərdə istifadə olunur. Nanoməzələ (Nano Muscle Actuator, firma Nano
Muscle, ABŞ, Johnson Electric, KHP, 2003) ilə müqayisədə min dəfə daha çox güc inkişaf etdirir
insan əzələləri və hərəkət sürətində elektrik mühərrikindən 4000 dəfə böyükdür
Müəyyən bir sürətlə bir vəziyyətdən digərinə hamar keçidlə 0,1 saniyə (mikrofon
prosessor nəzarəti).
Maqnitomexaniki yaddaşa malik materiallar (maqnitoelastik martenzitik
keçid birbaşa və ya temperaturla birlikdə bir maqnit sahəsi ilə stimullaşdırılır
və yük) və elektromexaniki yaddaş (martensitik çevrilmə ilə müşayiət olunur
xassələrdə keyfiyyət dəyişikliyi, keçirici-yarımkeçirici, paramaqnit-fer-
romagnetics), radiotexnika üçün IM aktuatorlarının yaradılması üçün perspektivlidir
radar imzasını azaltmaq üçün.