NITINOL Shakl xotirasi qotishmasi
Nikel titanium, nitinol sifatida ham tanilgan, nikel va titanning metall qotishmasi bo'lib, bu erda ikki element taxminan teng atom foizlarida mavjud. Turli qotishmalar nikelning og'irlik ulushiga ko'ra nomlanadi; masalan, nitinol 55 va nitinol 60.
Nitinol qotishmalari ikkita chambarchas bog'liq va o'ziga xos xususiyatni namoyon etadi: shakl xotirasi effekti va superelastiklik (shuningdek, psevdoelastiklik deb ataladi). Shakl xotirasi - nitinolning bir haroratda deformatsiyaga uchrashi, tashqi ta'sir olib tashlanganida deformatsiyalangan shaklida qolishi, so'ngra "o'zgarish harorati" dan yuqori qizdirilganda o'zining dastlabki, deformatsiyalanmagan shaklini tiklash qobiliyati.
NiTi birikmasi.
Nitinolning g'ayrioddiy xususiyatlari ikki xil martensit kristalli fazalari o'rtasidagi martensit o'zgarishi deb nomlanuvchi qattiq holatdagi teskari fazali transformatsiyadan olingan bo'lib, u 69–138 MPa (10,{4}}–20,000 psi) ni talab qiladi. mexanik stress.
Yuqori haroratlarda nitinol ostenit deb ataladigan (shuningdek, ota-faza sifatida ham tanilgan) o'zaro kirib boruvchi oddiy kubik tuzilmani oladi. Past haroratlarda nitinol o'z-o'zidan martensit (qizi faza) deb nomlanuvchi yanada murakkab monoklinik kristall tuzilishga aylanadi.[8] Ostenitdan martensitga va martensitdan ostenitga o'tish bilan bog'liq to'rtta o'tish harorati mavjud. To'liq ostenitdan boshlab, qotishma martensitning boshlang'ich harorati yoki Ms deb ataladigan darajaga sovutilganda martensit hosil bo'la boshlaydi va transformatsiya tugallangan harorat martensitning tugash harorati yoki Mf deb ataladi. Qotishma to'liq martensit bo'lib, qizdirilsa, ostenit ostenitning boshlang'ich haroratida hosil bo'la boshlaydi, As va ostenit tugash haroratida tugaydi, Af.[9]
Nitinolning faza o'zgarishining termal histerizisi
Sovutish/isitish davri termal histerezisni ko'rsatadi. Histerezning kengligi aniq nitinol tarkibiga va qayta ishlashga bog'liq. Uning odatiy qiymati taxminan 20–50 darajani (36–90 daraja F) oʻz ichiga olgan harorat oraligʻidir, lekin uni qotishma[10] va qayta ishlash orqali kamaytirish yoki kuchaytirish mumkin.[11]
Nitinol xususiyatlari uchun hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan bu faza o'zgarishining ikkita asosiy jihati. Birinchidan, transformatsiya "qaytariladi", ya'ni transformatsiya haroratidan yuqori qizdirish kristall strukturani oddiyroq ostenit fazasiga qaytaradi. Ikkinchi asosiy nuqta shundaki, har ikki yo'nalishdagi transformatsiya bir zumda sodir bo'ladi.
Martensitning kristall strukturasi (monoklinik yoki B19' strukturasi sifatida tanilgan) atom bog'larini buzmasdan qandaydir tarzda cheklangan deformatsiyaga uchragan noyob qobiliyatga ega. Deformatsiyaning bu turi sirpanish yoki doimiy deformatsiyaga olib kelmasdan atom tekisliklarini qayta joylashtirishdan iborat bo'lgan egizak deb nomlanadi. Shu tarzda u taxminan 6-8% kuchlanishni boshdan kechirishga qodir. Martensit qizdirilganda ostenitga qaytarilsa, martensit fazasi deformatsiyalanganmi yoki yo‘qmi, asl ostenitik struktura tiklanadi. Shunday qilib, qotishma pastroq haroratda qattiq deformatsiyalangan bo'lsa ham, yuqori haroratli ostenit fazasining shakli "eslab qolinadi".[12]
Sovutish/isitish davri davomida nitinolning kristalli tuzilishining 2D ko‘rinishi
Deformatsiyalangan martensitning ostenitga qaytishini oldini olish orqali katta bosim hosil qilish mumkin - 240 MPa (35, 000 psi) dan ko'p hollarda 690 MPa (100, 000 psi) dan ortiq. ). Nitinolning asl shakliga qaytish uchun juda ko'p ishlashining sabablaridan biri shundaki, u oddiy metall qotishmasi emas, balki intermetalik birikma sifatida tanilgan. Oddiy qotishmada tarkibiy qismlar tasodifiy ravishda kristall panjarada joylashgan; tartiblangan intermetallik birikmada atomlar (bu holda nikel va titan) panjarada juda aniq joylashuvga ega.[13] Nitinolning intermetalik ekanligi, asosan, qotishmadan tayyorlangan asboblarni ishlab chiqarishning murakkabligi uchun javobgardir.
Ilovalar
Nitinolli qog'oz qisqichi egilib, issiq suvga solinganidan keyin tiklandi
Nitinol uchun to'rtta keng tarqalgan turdagi ilovalar mavjud:
Bepul tiklash
Nitinol past haroratda deformatsiyalanadi, deformatsiya bo'lib qoladi, so'ngra shakl xotirasi effekti orqali asl shaklini tiklash uchun isitiladi.
Cheklangan tiklanish
Erkin tiklanishga o'xshab, faqat tiklanishning oldini olish qat'iyan amalga oshiriladi va shuning uchun stress paydo bo'ladi.
Ish ishlab chiqarish
Qotishma tiklanishiga ruxsat beriladi, lekin buning uchun u kuchga qarshi harakat qilishi kerak (shunday qilib, ishni bajaradi).
Superelastiklik
Nitinol super elastik ta'sir orqali super buloq vazifasini bajaradi.
Superelastik materiallar stress ta'sirida o'zgarishlarga uchraydi va odatda "shakl xotirasi" xususiyati bilan tan olinadi. O'zining o'ta elastikligi tufayli NiTi simlari "elastokalorik" ta'sir ko'rsatadi, bu stressdan kelib chiqadigan isitish/sovutishdir. NiTi simlari hozirda texnologiya uchun eng istiqbolli material sifatida tadqiqot ostida. Jarayon simga kuchlanish yuklanishi bilan boshlanadi, bu suyuqlikning (sim ichidagi) HHEX (issiq issiqlik almashtirgich) ga oqib ketishiga olib keladi. Bir vaqtning o'zida issiqlik chiqariladi, bu esa atrofni isitish uchun ishlatilishi mumkin. Teskari jarayonda, simning valentlik bilan tushirilishi suyuqlikning CHEX (sovuq issiqlik almashtirgich) ga oqib ketishiga olib keladi, bu NiTi simining atrofdagi issiqlikni yutishiga olib keladi. Shuning uchun atrofdagi haroratni kamaytirish (sovutish) mumkin.
Elastokalorik qurilmalar ko'pincha samarali isitish / sovutishning yangi usullari sifatida magnit-kalorik qurilmalar bilan taqqoslanadi. NiTi simlari bilan ishlab chiqarilgan elastokalorik qurilma gadoliniy bilan ishlab chiqarilgan magnitokalorik qurilmalardan o'ziga xos sovutish quvvati (2 Gts chastotada) tufayli afzalliklarga ega, bu 70X yaxshi (7 kVt/kg ga nisbatan 0,1 kVt/kg). Shu bilan birga, NiTi simlari bilan ishlab chiqarilgan elektrokalorli qurilmalar ham cheklovlarga ega, masalan, uning qisqa charchoq muddati va katta kuchlanish kuchlariga bog'liqligi (energiya iste'moli).
