materjalimaailm.ee - headeri pilt

Kujumäluga sulamid

Shape memory alloys


Koostis / struktuur

Erineva koostisega metallide sulamid, mille omadused tuginevad materjalis aset leidvale struktuursele faasisiirdele austeniitse (kõrgtemperatuurse kuubilise) ja martensiitse (madalatemperatuurse monokliinse) faasi vahel. Tuntuim kujumäluga sulam on nikli ja titaani sulam nitinol (nitinol = NIckel TItanium Naval Ordnance Laboratory, materjali 1961. a. avastanud William Buehleri töökoha järgi USAs [1]).

Omadused

Erinevalt “harilikest” metallidest ja sulamitest toimub nitinoli pehmes martensiitses faasis plastne deformatsioon mitte dislokatsioonide tekke ja liikumise tõttu vaid tasakaalu nihkumise tõttu erinevalt orienteeritud monokliinse võre rakkude (“peegelkaksikute”) vahel. Faasisiirdel kuubilisse faasi “pühitakse meelest” kõik martensiitse faasiga seotud erinevused ja taastub näidise esialgne “austensiitne” kuju. Sõltuvalt sulami komponentide kaalulisest vahekorrast algab siire austeniitsesse faasi erinevatel temperatuuridel. Nii alaneb nikli kaalulise sisalduse kasvades 54,5% kuni 56,5% siirde temperatuur 166 ºC kuni –50 ºC, nikilisisaldusel 55,5% on see ligikaudu 35 º C. Kuna pehme martensiitse faasi teket saab indutseerida austeniitses faasis ka mehhaanilise deformatsiooniga, annab see nitinolile ebatavalised elastsed omadused (nn.  superelastik). Taolises materjalis ei allu pöörduv (elastne) deformatsioon Hooke seadusele (laias deformatsiooni diapasoonis on mehhaaaniline pinge konstantne).

Saamine

Nitinoolsulamist detailile kujumälu andmiseks kuumutatakse teda fikseeritud kujul ca

500 º C juures, rekristallisatsiooniprotsesside tulemusel moodustub soovitud kujuga tasakaaluline polükristalliline struktuur austeniitses faasis.

Rakendused

Termokontrollerites ja –regulaatorites.

Näidised


E10.1. Kujumäluga lusikas (milleks küll!?). Pildil deformeeritud, st. sirgeks paenutatud olekus. Nitinolist on valmistatud lusika varre peenike vaheriba.

E10.2. Kujumäluga vedru (pildil deformeerimata, st. kokkusurutud olekus).

Demod, katsed


D1O.1. Kujumäluga lusikas kuumas vees.


D10.2. Kujumäluga vedru kuumas vees.

Viited

  1. W.J. Burhler, J.V. Gilfich and R.C. Wiley, J. Appl. Phys., Vol. 34, 1963, p. 1475.

Koostas: Ailet Õis, JK

Taust:

Print Friendly, PDF & Email