Ըստ ավանդական իմաստության՝ մետաղներն ամենադիմացկուն և դիմացկուն նյութերն են։ Այնուամենայնիվ, կան համաձուլվածքներ, որոնք կարող են վերականգնել իրենց ձևը դեֆորմացիայից հետո առանց արտաքին բեռի կիրառման: Դրանք բնութագրվում են նաև այլ յուրահատուկ ֆիզիկական և մեխանիկական հատկություններով, որոնք տարբերում են դրանք կառուցվածքային նյութերից:
Երևույթի էությունը
Հալվածքների ձևի հիշողության էֆեկտն այն է, որ նախապես դեֆորմացված մետաղը ինքնաբերաբար վերականգնվում է տաքացման արդյունքում կամ պարզապես բեռնաթափումից հետո: Այս արտասովոր հատկությունները գիտնականները նկատել են դեռ 1950-ականներին: 20 րդ դար Նույնիսկ այն ժամանակ այս երևույթը կապված էր բյուրեղային ցանցում մարտենզիտային փոխակերպումների հետ, որոնց ընթացքում տեղի է ունենում ատոմների կարգավորված շարժում։
Մարտենսիտը ձևի հիշողության նյութերում ջերմաառաձգական է: Այս կառուցվածքը բաղկացած է բարակ թիթեղների տեսքով բյուրեղներից, որոնք ձգվում են արտաքին շերտերում, իսկ ներսի մեջ սեղմվում։ Դեֆորմացիայի «կրողներն» են միջֆազային, երկվորյակների և միջբյուրեղային սահմանները։ Դեֆորմացվածը տաքացնելուց հետոխառնուրդ, առաջանում են ներքին լարումներ՝ փորձելով մետաղը վերադարձնել իր սկզբնական ձևին։
Ինքնաբուխ վերականգնման բնույթը կախված է նախորդ ազդեցության մեխանիզմից և ջերմաստիճանի պայմաններից, որոնց տակ այն ընթացել է: Ամենամեծ հետաքրքրությունը բազմակի ցիկլայնությունն է, որը կարող է կազմել մի քանի միլիոն դեֆորմացիա:
Ձևային հիշողության էֆեկտով մետաղներն ու համաձուլվածքները ունեն ևս մեկ յուրահատուկ հատկություն՝ նյութի ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրերի ոչ գծային կախվածությունը ջերմաստիճանից։
Տարատեսակներ
Վերոնշյալ գործընթացը կարող է ունենալ մի քանի ձև.
- գերպլաստիկություն (գերառաձգականություն), որի դեպքում մետաղի բյուրեղային կառուցվածքը կարող է դիմակայել դեֆորմացիաներին, որոնք զգալիորեն գերազանցում են զիջման ուժը նորմալ վիճակում;
- մեկ և շրջելի ձևի հիշողություն (վերջին դեպքում էֆեկտը բազմիցս վերարտադրվում է ջերմային ցիկլերի ընթացքում);
- առաջ և հակադարձ փոխակերպման ճկունություն (լարվածության կուտակում սառեցման և տաքացման ժամանակ, համապատասխանաբար, մարտենզիտային փոխակերպման միջով անցնելիս);
- վերադարձելի հիշողություն. երբ տաքացվում է, սկզբում վերականգնվում է մի դեֆորմացիա, իսկ հետո ջերմաստիճանի հետագա բարձրացմամբ՝ մյուսը;
- կողմնորոշված փոխակերպում (դեֆորմացիաների կուտակում բեռը հեռացնելուց հետո);
- կեղծ առաձգականություն - ոչ առաձգական դեֆորմացիաների վերականգնում առաձգական արժեքներից 1-30% միջակայքում
Վերադարձեք էֆեկտով մետաղների սկզբնական վիճակինՁևային հիշողությունը կարող է այնքան ինտենսիվ լինել, որ այն չի կարող ճնշվել առաձգական ուժին մոտ ուժով:
Նյութեր
Նման հատկություններով համաձուլվածքներից առավել տարածված են տիտան-նիկելը (49–57% Ni և 38–50% Ti)։ Նրանք լավ կատարում են:
- բարձր ամրություն և կոռոզիոն դիմադրություն;
- վերականգնման նշանակալի գործոն;
- Ներքին սթրեսի մեծ արժեքը սկզբնական վիճակին վերադառնալիս (մինչև 800 ՄՊա);
- լավ համատեղելիություն կենսաբանական կառուցվածքների հետ;
- արդյունավետ թրթռումների կլանում.
Բացի տիտանի նիկելիդից (կամ նիտինոլից), օգտագործվում են նաև այլ համաձուլվածքներ.
- երկբաղադրիչ - Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn, In-Ni, Ni-Al, Fe-Pt, Mn-Cu;
- երեք բաղադրիչ - Cu-Al-Ni, CuZn-Si, CuZn-Al, TiNi-Fe, TiNi-Cu, TiNi-Nb, TiNi-Au, TiNi-Pd, TiNi-Pt, Fe-Mn -Սի և ուրիշներ։
Լեգիրող հավելումները կարող են մեծապես փոխել մարտենզիտի փոխակերպման ջերմաստիճանը՝ ազդելով վերականգնողական հատկությունների վրա:
Արդյունաբերական օգտագործում
Ձևային հիշողության էֆեկտի կիրառումը թույլ է տալիս լուծել բազմաթիվ տեխնիկական խնդիրներ.
- խողովակների ստեղծումը, որը նման է բռնկման մեթոդին (ֆլանգավոր միացումներ, ինքնաձիգ սեղմակներ և ագույցներ);
- սեղմիչ գործիքների, բռնակալների, հրող սարքերի արտադրություն;
- դիզայն«գերաղբյուրներ» և մեխանիկական էներգիայի կուտակիչներ, քայլային շարժիչներ;
- միանման նյութերից (մետաղ-ոչմետաղ) կամ դժվար հասանելի վայրերում հոդերի ստեղծում, երբ եռակցումը կամ զոդումն անհնար է դառնում;
- բազմակի օգտագործման հոսանքի տարրերի արտադրություն;
- միկրոշրջանների, դրանց միացման վարդակների պատյան կնքում;
- ջերմաստիճանի կարգավորիչների և սենսորների արտադրություն տարբեր սարքերում (հրդեհային ազդանշաններ, ապահովիչներ, ջերմային շարժիչի փականներ և այլն):
Տիեզերական արդյունաբերության համար նման սարքերի ստեղծումը (ինքնատեղակայվող ալեհավաքներ և արևային վահանակներ, հեռադիտակային սարքեր, արտաքին տիեզերքում տեղադրման աշխատանքների գործիքներ, պտտվող մեխանիզմների շարժիչներ՝ ղեկեր, փեղկեր, լյուկեր, մանիպուլյատորներ) մեծ հեռանկարներ ունի։. Նրանց առավելությունը իմպուլսային բեռների բացակայությունն է, որը խախտում է տարածական դիրքը տարածության մեջ։
Ձևային հիշող համաձուլվածքների կիրառումը բժշկության մեջ
Բժշկական նյութերի գիտության մեջ այս հատկություններով մետաղներն օգտագործվում են այնպիսի տեխնոլոգիական սարքեր պատրաստելու համար, ինչպիսիք են՝
- շարժիչներ՝ ոսկորները ձգելու, ողնաշարն ուղղելու համար;
- զտիչներ արյան փոխարինիչների համար;
- Սարքեր կոտրվածքների ամրագրման համար;
- օրթոպեդիկ սարքեր;
- սեղմիչներ երակների և զարկերակների համար;
- պոմպի մասեր արհեստական սրտի կամ երիկամի համար;
- ստենտներ և էնդոպրոթեզներ արյան անոթներում իմպլանտացիայի համար;
- օրթոդոնտիկ լարեր ատամնաշարը շտկելու համար։
Թերություններ և հեռանկարներ
Չնայած իր մեծ ներուժին, ձևի հիշողության համաձուլվածքները ունեն թերություններ, որոնք սահմանափակում են դրանց լայն տարածումը.
- թանկ քիմիական բաղադրիչներ;
- բարդ արտադրության տեխնոլոգիա, վակուումային սարքավորումների օգտագործման անհրաժեշտություն (ազոտի և թթվածնի կեղտերի ընդգրկումից խուսափելու համար);
- փուլային անկայունություն;
- մետաղների ցածր մշակելիություն;
- դժվարություններ կառուցվածքների վարքագծի ճշգրիտ մոդելավորման և ցանկալի բնութագրերով համաձուլվածքների արտադրության մեջ;
- ծերացում, հոգնածություն և համաձուլվածքների քայքայում:
Տեխնոլոգիայի այս ոլորտի զարգացման խոստումնալից ուղղություն է մետաղներից ծածկույթների ստեղծումը ձևի հիշողության էֆեկտով, ինչպես նաև երկաթի հիման վրա նման համաձուլվածքների արտադրությունը: Կոմպոզիտային կառուցվածքները թույլ կտան միավորել երկու կամ ավելի նյութերի հատկությունները մեկ տեխնիկական լուծման մեջ։
