آلیاژ حافظه‌دار
آلیاژ حافظه‌دار
دو نوع اصلی از آلیاژهای حافظه شکل عبارتند از مس-آلومینیوم نیکل و آلیاژهای نیکل تیتانیوم (NiTi) اما SMAها همچنین می‌توانند توسط آلیاژ روی، مس، طلا و آهن ایجاد شوند. اگر چه SMAهای مبتنی بر آهن و مس، مانند Fe-Mn-Si، Cu-Zn-Al و Cu-Al-Ni، در دسترس تجاری هستند و ارزان تر از NiTi، SMAهای مبتنی بر NiTi برای اکثر برنامه‌های کاربردی به دلیل ثبات آن‌ها ترجیح داده می‌شوند، عملی بودنو عملکرد ترمو مکانیک برتر SMAها می‌توانند در دو مرحله مختلف با سه ساختار کریستال مختلف (یعنی مارتنزیت twinned، مارتنزیت detwinned و austenite) و شش تبدیل ممکن وجود داشته باشد.
آلیاژهای NiTi از آستنیت به مارتنزیت پس از سرد شدن تغییر می‌کنند. Mf دما است که در آن گذار به مارتنزیت پس از خنک شدن کامل می‌شود. بر این اساس، در طول حرارت، به همان ترتیب، و به صورت اف، دمایی است که در آن تبدیل از مارتنزیت به آستنیت شروع و پایان می یابد. استفاده مجدد از اثر حافظه شکل می‌تواند منجر به تغییرات درجه حرارت تغییر شکل (این اثر به عنوان خستگی عملکرد شناخته شده‌است، به عنوان آن را نزدیک با تغییر ویژگی‌های ریز ساختاری و عملکردی مواد). حداکثر درجه حرارت که SMAها دیگر نمی‌توانند تحت تأثیر استرس قرار گیرند نامیده می‌شود Md، جایی که SMAs به شکل دائمی تغییر شکل داده می‌شوند.
انتقال از فاز مارتنزیت به فاز آستنیت فقط به دما و استرس بستگی دارد، نه زمان، به عنوان بیشتر تغییرات فاز، به عنوان هیچ انتشار درگیر است. به‌طور مشابه، ساختار آستنیتی نام خود را از آلیاژهای فولادی یک ساختار مشابه دریافت می‌کند. این انتقال غیرمستقیم بین این دو فاز است که منجر به خواص ویژه می‌شود. در حالی که مارتنزیت را می‌توان از طریق آستنیت سریعا از فولاد کربن تشکیل داد، این فرایند غیرقابل برگشت نیست، بنابراین فولاد ویژگی‌های حافظه شکل ندارد.
- خواص
الیاژ حافظه دار خواص متفاوتی دارند. دو خاصیت معمول در این آلیاژ
- حافظه‌داری یک‌طرفه
- حافظه‌داری دوطرفه
می باشد. تصویر شماتیک این دو اثر را در شکل زیر ملاحظه میفرمایید:
هنگامی که یک آلیاژ حافظه دار در حالت سرد خود (زیر As) باشد، فلز می‌تواند خم و یا کشیده شود و این شکل‌ها را نگه می‌دارد تا بالای دمای انتقال گرم شود. پس از گرم شدن، شکل به اصل آن تغییر می‌کند. هنگامی که فلز دوباره خنک شود، آن را در شکل گرم باقی می‌ماند، تا زمانی که دوباره تغییر شکل دهد. با اثر یک طرفه، خنک شدن از دماهای بالا یک تغییر شکل ماکروسکوپی ایجاد نمی‌کند. تغییر شکل لازم برای ایجاد شکل کم دما است. در گرمایش، تبدیل در As آغاز می‌شود و در AF تکمیل می‌شود (معمولا ۲ تا ۲۰ درجه سانتیگراد یا گرمتر، بسته به نوع آلیاژ یا شرایط بارگیری). همانطور که توسط نوع و ترکیب آلیاژ تعیین می‌شود و می‌تواند بین -۱۵۰ °C و ۲۰۰ °C متفاوت باشد.
یکی دیگر از خواص این الیاژ* سوپرالاستیسیته می‌باشد که آلیاژ به محض باربرداری به شکل اولیه اش باز می‌گردد. بنابراین در این حالت برای رسیدن به شکل اولیه نیازی به اعمال حرارت نمی‌باشد.
اثر حافظه دو طرفه اثر این است که ماده به دو شکل متفاوت به چشم میخورد: یکی در دماهای پایین و دیگری در شکل درجه حرارت بالا. گفته می‌شود که یک ماده که اثر حافظه شکل را در حین گرم کردن و خنک کردن نشان می‌دهد دارای حافظه دو طرفه است. این را نیز می‌توان بدون استفاده از یک نیروی خارجی (اثر دو طرفه درونی) به دست آورد. دلیل این که مواد در این شرایط رفتار بسیار متفاوت دارند، در آموزش قرار دارد. آموزش به این معنی است که یک حافظه شکل می‌تواند “یاد بگیرد” که رفتار خاصی داشته باشد. در شرایط عادی، یک آلیاژ حافظه شکل “به خاطر” شکل کم دما خود را می‌بخشد، اما با حرارت دادن برای بهبود شکل دمایی، فورا “شکل” فراموش شده را فراموش می‌کند. با این حال، می‌توان آن را آموزش داد “به یاد داشته باشید” برای ترک بعضی از یادآورهای شرایط دمای پایین تغییر شکل در مراحل با درجه حرارت بالا. چند راه برای انجام این کار وجود دارد: یک شی شکل و آموزش که فراتر از یک نقطه خاص گرم می‌شود اثر حافظه دو طرفه را از دست می‌دهد
این آلیاژها دارای ویژگی‌هایی مانند:
- مقاومت به خوردگی بالا
- مقاومت ویژه الکتریکی نسبتاً بالا
- خواص مکانیکی نسبتاً خوب
- خستگی طولانی
- شکل‌پذیری بالا
- قابلیت انطباق با بدن
