An'anaviy donolikka ko'ra, metallar eng bardoshli va chidamli materiallardir. Biroq, tashqi yukni qo'llamasdan deformatsiyadan keyin shaklini tiklay oladigan qotishmalar mavjud. Ular, shuningdek, ularni konstruktiv materiallardan ajratib turadigan boshqa noyob fizik-mexanik xususiyatlari bilan ham ajralib turadi.
Hodisaning mohiyati
Qotishmalarning shakl xotirasi effekti shundan iboratki, oldindan deformatsiyalangan metall isitish natijasida yoki shunchaki tushirilgandan keyin o'z-o'zidan tiklanadi. Ushbu g'ayrioddiy xususiyatlarni olimlar 1950-yillardayoq payqashgan. 20-asr O'shanda ham bu hodisa kristall panjaradagi martensit o'zgarishlari bilan bog'liq bo'lib, uning davomida atomlarning tartibli harakati sodir bo'ladi.
Shakl xotirasidagi martensit termoelastikdir. Ushbu struktura tashqi qatlamlarda cho'zilgan va ichki qatlamlarda siqilgan nozik plastinka shaklidagi kristallardan iborat. Deformatsiyaning “tashuvchilari” fazalararo, egizak va kristallitlararo chegaralardir. Deformatsiyalangan isitishdan keyinqotishma, ichki stresslar paydo bo'lib, metallni asl shakliga qaytarishga harakat qiladi.
O'z-o'zidan tiklanish tabiati oldingi ta'sir qilish mexanizmiga va u davom etgan harorat sharoitlariga bog'liq. Bir necha million deformatsiyani tashkil etishi mumkin bo'lgan ko'p aylanishlilik eng katta qiziqish uyg'otadi.
Shakl xotirasi effektiga ega boʻlgan metallar va qotishmalar yana bir oʻziga xos xususiyatga ega – materialning fizik-mexanik xususiyatlarining haroratga chiziqli boʻlmagan bogʻliqligi.
turlar
Yuqoridagi jarayon bir necha shaklda boʻlishi mumkin:
- superplastiklik (superelastiklik), bunda metallning kristall strukturasi normal holatda oqish kuchidan sezilarli darajada oshib ketadigan deformatsiyalarga bardosh bera oladi;
- bitta va teskari shakl xotirasi (ikkinchi holatda, effekt termal aylanish jarayonida qayta-qayta takrorlanadi);
- oldinga va teskari transformatsiyaning egiluvchanligi (sovutish va isitish vaqtida mos ravishda martensitik transformatsiyadan o'tganda deformatsiyaning to'planishi);
- qaytariladigan xotira: qizdirilganda avval bir deformatsiya tiklanadi, keyin esa haroratning yanada oshishi bilan boshqasi;
- yo'n altirilgan transformatsiya (yukni olib tashlangandan keyin deformatsiyalarning to'planishi);
- psevdoelastiklik - 1-30% oralig'idagi elastik qiymatlardan elastik bo'lmagan deformatsiyalarni tiklash.
Effektli metallar uchun dastlabki holatga qaytingshakl xotirasi shunchalik kuchli bo'lishi mumkinki, uni kuchlanish kuchiga yaqin kuch bilan bostirib bo'lmaydi.
Materiallar
Bunday xossalarga ega qotishmalar orasida eng keng tarqalgani titan-nikel (49–57% Ni va 38–50% Ti). Ularning ishlashi yaxshi:
- yuqori quvvat va korroziyaga chidamlilik;
- muhim tiklanish omili;
- dastlabki holatga qaytishda ichki stressning katta qiymati (800 MPa gacha);
- biologik tuzilmalar bilan yaxshi muvofiqligi;
- samarali tebranish yutilishi.
Titanium nikelid (yoki nitinol)dan tashqari boshqa qotishmalar ham ishlatiladi:
- ikki komponentli - Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn, In-Ni, Ni-Al, Fe-Pt, Mn-Cu;
- uch komponentli - Cu-Al-Ni, CuZn-Si, CuZn-Al, TiNi-Fe, TiNi-Cu, TiNi-Nb, TiNi-Au, TiNi-Pd, TiNi-Pt, Fe-Mn -Si va boshqalar.
Qotishtiruvchi qoʻshimchalar martensitik oʻzgarish haroratini sezilarli darajada oʻzgartirishi mumkin, bu esa qaytarilish xususiyatiga taʼsir qiladi.
Sanoatda foydalanish
Shakl xotirasi effektini qoʻllash koʻplab texnik muammolarni hal qilishga imkon beradi:
- yondirish usuliga o'xshash mahkam trubka agregatlarini yaratish (flanesli ulanishlar, o'z-o'zidan mahkamlanadigan qisqichlar va muftalar);
- siqish asboblari, tutqichlar, itargichlar ishlab chiqarish;
- dizayn"super buloqlar" va mexanik energiya akkumulyatorlari, step motorlar;
- bir-biriga o'xshamaydigan materiallardan (metall-metall) yoki erishish qiyin bo'lgan joylarda payvandlash yoki lehimlash imkonsiz bo'lganda bo'g'inlar yaratish;
- qayta foydalanish mumkin quvvat elementlarini ishlab chiqarish;
- mikrosxemalarning korpusini muhrlash, ularni ulash uchun rozetkalar;
- har xil qurilmalarda harorat sozlagichlari va datchiklarini ishlab chiqarish (yongʻin signalizatsiyasi, sugʻurta, issiqlik dvigatelining klapanlari va boshqalar).
Koinot sanoati uchun bunday qurilmalarni yaratish (oʻz-oʻzidan oʻrnatiladigan antennalar va quyosh panellari, teleskopik qurilmalar, kosmosda oʻrnatish ishlari uchun asboblar, aylanma mexanizmlar uchun drayvlar – rullar, panjurlar, lyuklar, manipulyatorlar) katta istiqbolga ega.. Ularning afzalligi - kosmosdagi fazoviy pozitsiyani buzadigan impulsli yuklarning yo'qligi.
Shakl xotirasidagi qotishmalarning tibbiyotda qoʻllanilishi
Tibbiy materialshunoslikda bu xossalarga ega boʻlgan metallar texnologik asboblarni yasashda ishlatiladi, masalan:
- suyaklarni cho'zish, umurtqa pog'onasini to'g'rilash uchun step motorlar;
- qon almashtiruvchilar uchun filtrlar;
- sinishlarni tuzatish uchun qurilmalar;
- ortopediya asboblari;
- tomirlar va arteriyalar uchun qisqichlar;
- sun'iy yurak yoki buyrak uchun nasos qismlari;
- qon tomirlariga implantatsiya qilish uchun stentlar va endoprotezlar;
- tish tishlarini tuzatish uchun ortodontik simlar.
Kamchiliklar va istiqbollar
Buyuk potentsialiga qaramay, shakl xotirasidagi qotishmalarning kamchiliklari borki, ularning keng qoʻllanilishini cheklaydi:
- qimmat kimyo komponentlari;
- murakkab ishlab chiqarish texnologiyasi, vakuum uskunasidan foydalanish zarurati (azot va kislorod aralashmalari qo'shilmasligi uchun);
- faza beqarorligi;
- metallarning past ishlov berish qobiliyati;
- konstruksiyalarning harakatini aniq modellashtirish va kerakli xususiyatlarga ega qotishmalarni ishlab chiqarishdagi qiyinchiliklar;
- qotishmalarning qarishi, charchashi va degradatsiyasi.
Texnologiyaning ushbu sohasini rivojlantirishning istiqbolli yo'nalishi - bu shakl xotira effektiga ega bo'lgan metallardan qoplamalar yaratish, shuningdek, temir asosidagi bunday qotishmalarni ishlab chiqarish. Kompozit tuzilmalar ikki yoki undan ortiq materiallarning xususiyatlarini bitta texnik yechimda birlashtirish imkonini beradi.
