De ce aliajul nichel-titanium are funcție de memorie?

Aliajul nichel-titanium, cunoscut și sub denumirea de aliaj de memorie, este un material cu proprietăți fizice unice. Se deformează sub forță externă, dar poate reveni la forma sa inițială atunci când forța externă este eliminată. Această proprietate „memorie” face ca aliajul nichel-titanium utilizat pe scară largă în multe câmpuri. Deci, de ce aliajul nichel-titanium are funcție de memorie? Care este principiul său?

1. Efectul de memorie de formă

1) definiție:

Efectul de memorie de formă se referă la capacitatea aliajului nichel-titanium de a-și aminti forma inițială și de a reveni la acea formă în anumite condiții.

2) Principiul:

(1) Aliajul nichel-titanium are două faze principale ale structurii cristalului: austenită și martensită. Austenita apare de obicei la temperaturi mai ridicate și are o structură de cristal mai compactă și ordonată; în timp ce martensita apare la temperaturi mai scăzute și are o structură de cristal mai slabă.

(2) Când aliajul nichel-titanium este încălzit peste o anumită temperatură, faza de martensită la temperaturi scăzute se va transforma în faza austenită la temperaturi ridicate, iar aliajul va reveni la forma sa inițială. Acest proces este un proces de transformare a fazelor indus de căldură.

(3) Când aliajul este răcit și se aplică o forță externă pentru a o deforma, se transformă din faza austenită în faza martensită și „își amintește” forma deformată în proces. Cu toate acestea, odată încălzit din nou la o temperatură suficient de ridicată, faza martensite se va transforma înapoi în faza austenită, iar aliajul va reveni la forma sa inițială.

2. Superelasticitate

1) definiție:

Superelasticitatea se referă la capacitatea aliajului nichel-titanium de a produce o tulpină mult mai mare decât limita elastică a materialelor convenționale sub o sarcină aplicată și își recuperează automat forma după descărcare.

2) Principiul:

(1) Superelasticitatea aliajului nichel-titanium este, de asemenea, strâns legată de schimbările sale de structură cristalină. Când o forță externă acționează asupra aliajului, faza austenită se transformă în faza martensită, permițând materialului să sufere o deformare mare.

(2) Cu toate acestea, această deformare se află în limita elastică, ceea ce înseamnă că atunci când forța externă este îndepărtată, faza martensită se transformă înapoi în faza austenită, permițând aliajului să revină la forma sa inițială.

3. Aplicarea practică a funcției de memorie

Funcția de memorie a aliajului nichel-titanium a fost utilizată pe scară largă în multe câmpuri:

1) Câmp medical: utilizat pentru a face dispozitive medicale, cum ar fi fire de corecție dentară și stenturi vasculare. Firurile de corecție dentară folosesc efectul memoriei și superelasticitatea pentru a aplica forța adecvată pe dinți pentru a obține corectarea dinților; în timp ce stenturile vasculare pot fi extinse și susțin vasele de sânge prin efectul de memorie de formă după implantarea în corp pentru a menține vasele de sânge neobstrucționate.

2) Câmp aerospațial: utilizat pentru a face componente cheie ale motoarelor aeronave, etc. Efectul de memorie de superelasticitate și formă a aliajului nichel-titanium poate îmbunătăți fiabilitatea și durata de viață a componentelor.

3) Câmp de inginerie mecanică: utilizat pentru a face diverse arcuri, senzori și alte componente.

4) Alte câmpuri: cum ar fi materiale termosensibile în supapele de amestecare a dușului, anvelopele Mars Rover, etc. Utilizați, de asemenea, funcția de memorie a aliajului nichel-titanium.

Funcția de memorie a aliajului Nickel-Titanium provine din caracteristicile sale unice de schimbare a fazelor. Prin modificările de temperatură, aliajul nichel-titanium poate comuta între diferite forme fizice și „amintiți-vă” forma inițială atunci când temperatura este restaurată. Această proprietate face ca aliajul nichel-titanium utilizat pe scară largă în domenii precum medicina, robotica și aerospațial și a devenit o parte indispensabilă a tehnologiei moderne.