Sipas urtësisë konvencionale, metalet janë materialet më të qëndrueshme dhe më rezistente. Megjithatë, ka lidhje që mund të rikuperojnë formën e tyre pas deformimit pa aplikuar një ngarkesë të jashtme. Ato karakterizohen gjithashtu nga veti të tjera unike fizike dhe mekanike që i dallojnë nga materialet strukturore.
Esenca e fenomenit
Efekti i kujtesës së formës së lidhjeve është se një metal i paradeformuar rikuperohet spontanisht si rezultat i ngrohjes ose thjesht pas shkarkimit. Këto veti të pazakonta u vunë re nga shkencëtarët që në vitet 1950. Shekulli 20 Edhe atëherë, ky fenomen u shoqërua me transformimet martensitike në rrjetën kristalore, gjatë së cilës ka një lëvizje të renditur të atomeve.
Martensiti në materialet e kujtesës së formës është termoelastik. Kjo strukturë përbëhet nga kristale në formën e pllakave të holla, të cilat shtrihen në shtresat e jashtme, dhe ngjeshen në ato të brendshme. "Bartësit" e deformimit janë kufijtë ndërfazorë, binjakë dhe ndërkristalorë. Pas ngrohjes së deformuaraliazh, shfaqen strese të brendshme, duke u përpjekur të kthejnë metalin në formën e tij origjinale.
Natyra e rikuperimit spontan varet nga mekanizmi i ekspozimit të mëparshëm dhe kushtet e temperaturës në të cilat vazhdoi. Me interes më të madh është ciklikiteti i shumëfishtë, i cili mund të arrijë në disa milionë deformime.
Metalet dhe lidhjet me një efekt kujtese të formës kanë një tjetër veçori unike - një varësi jolineare të karakteristikave fizike dhe mekanike të materialit nga temperatura.
Variantet
Procesi i mësipërm mund të marrë disa forma:
- superplasticitet (superelasticitet), në të cilin struktura kristalore e metalit mund t'i rezistojë deformimeve që tejkalojnë ndjeshëm forcën e rrjedhshmërisë në gjendje normale;
- memorje me formë të vetme dhe të kthyeshme (në rastin e fundit, efekti riprodhohet në mënyrë të përsëritur gjatë ciklit termik);
- duktiliteti i transformimit përpara dhe të kundërt (akumulimi i sforcimit gjatë ftohjes dhe ngrohjes, përkatësisht, kur kalon nëpër një transformim martensitik);
- memorie e kthyeshme: kur nxehet, fillimisht rikthehet një deformim dhe më pas, me një rritje të mëtejshme të temperaturës, një tjetër;
- transformim i orientuar (akumulimi i deformimeve pas heqjes së ngarkesës);
- pseudoelasticitet - rikuperimi i deformimeve joelastike nga vlerat elastike në intervalin 1-30%.
Kthehuni në gjendjen origjinale për metalet me efektkujtesa e formës mund të jetë aq intensive sa nuk mund të shtypet nga një forcë afër forcës në tërheqje.
Materiale
Ndër lidhjet me veti të tilla, më të zakonshmet janë titan-nikeli (49–57% Ni dhe 38–50% Ti). Ata kanë performancë të mirë:
- forcë e lartë dhe rezistencë ndaj korrozionit;
- faktor i rëndësishëm rikuperimi;
- vlerë e madhe e stresit të brendshëm kur kthehet në gjendjen fillestare (deri në 800 MPa);
- përputhshmëri e mirë me strukturat biologjike;
- absorbimi efektiv i dridhjeve.
Përveç nikelidit të titanit (ose nitinolit), përdoren edhe lidhje të tjera:
- me dy përbërës - Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn, In-Ni, Ni-Al, Fe-Pt, Mn-Cu;
- tre komponentë - Cu-Al-Ni, CuZn-Si, CuZn-Al, TiNi-Fe, TiNi-Cu, TiNi-Nb, TiNi-Au, TiNi-Pd, TiNi-Pt, Fe-Mn -Si dhe të tjerët.
Aditivët aliazh mund të ndryshojnë shumë temperaturën e transformimit martenzitik, duke ndikuar në vetitë e reduktimit.
Përdorim industrial
Zbatimi i efektit të kujtesës së formës lejon zgjidhjen e shumë problemeve teknike:
- krijimi i montimeve të ngushta tubash të ngjashme me metodën e ndezjes (lidhje me fllanxha, kapëse dhe bashkime vetë-shtrënguese);
- prodhimi i veglave shtrënguese, kapëse, shtytëse;
- dizajn"superburimet" dhe akumulatorët e energjisë mekanike, motorët stepper;
- krijimi i nyjeve nga materiale të ndryshme (metal-jometal) ose në vende të vështira për t'u arritur kur saldimi ose saldimi bëhet i pamundur;
- prodhimi i elementeve të energjisë të ripërdorshme;
- mbyllja e kasës së mikroqarqeve, prizave për lidhjen e tyre;
- prodhimi i kontrolluesve dhe sensorëve të temperaturës në pajisje të ndryshme (alarmet zjarri, siguresat, valvulat e motorit të ngrohjes dhe të tjera).
Krijimi i pajisjeve të tilla për industrinë hapësinore (antena dhe panele diellore vetë-vendosëse, pajisje teleskopike, vegla për punë instalimi në hapësirën e jashtme, disqe për mekanizma rrotullues - timonë, grila, kapele, manipulatorë) ka perspektiva të shkëlqyera.. Avantazhi i tyre është mungesa e ngarkesave impulse që shqetësojnë pozicionin hapësinor në hapësirë.
Zbatimi i lidhjeve të kujtesës së formës në mjekësi
Në shkencën e materialeve mjekësore, metalet me këto veti përdoren për të bërë pajisje teknologjike si:
- motorë stepper për shtrirjen e kockave, drejtimin e shtyllës kurrizore;
- filtra për zëvendësuesit e gjakut;
- pajisje për rregullimin e frakturave;
- pajisje ortopedike;
- kapëse për venat dhe arteriet;
- pjesë pompe për zemër artificiale ose veshka;
- stentet dhe endoprotezat për implantimin në enët e gjakut;
- tela ortodontike për korrigjimin e dhëmbëve.
Disavantazhet dhe perspektivat
Megjithë potencialin e madh, lidhjet e kujtesës së formës kanë disavantazhe që kufizojnë miratimin e tyre të gjerë:
- përbërës të shtrenjtë kimi;
- teknologji e komplikuar e prodhimit, nevoja për të përdorur pajisje vakum (për të shmangur përfshirjen e papastërtive të azotit dhe oksigjenit);
- paqëndrueshmëri faze;
- përpunueshmëri e ulët e metaleve;
- vështirësi në modelimin e saktë të sjelljes së strukturave dhe prodhimit të lidhjeve me karakteristikat e dëshiruara;
- plakje, lodhje dhe degradim i lidhjeve.
Një drejtim premtues në zhvillimin e kësaj fushe të teknologjisë është krijimi i veshjeve nga metalet me një efekt kujtese të formës, si dhe prodhimi i lidhjeve të tilla me bazë hekuri. Strukturat e përbëra do të lejojnë kombinimin e vetive të dy ose më shumë materialeve në një zgjidhje teknike.
