Ефект пам’яті форми - це
Одне з базових сприйняття людьми явищ зовнішнього світу - це стійкість і надійність металевих виробів і конструкцій. стабільно зберігають свою функціональну форму тривалий час. якщо, звичайно, вони не піддаються закритичних впливів.
Однак, здавалося б, всупереч здоровому глузду, існує ряд матеріалів. металевих сплавів. які при нагріванні. після попередньої деформації. демонструють явище повернення до первісної форми. Тобто ці метали. яка є живими істотами. мають особливу властивість. що дозволяє їм проявляти своєрідну пам'ять.
Щоб зрозуміти ефект пам'яті форми. досить один раз побачити його прояв (див. рис 1). Що відбувається?
- Є металевий дріт.
- Цей дріт згинають.
- Починаємо нагрівати дріт.
- При нагріванні дріт розпрямляється, відновлюючи свою вихідну форму.
суть явища
Чому так відбувається? (Див. Рис. 2)
Характеристики ефекту пам'яті форми
Ефект пам'яті форми характеризується двома величинами.
Звідси випливає необхідність суворої витримки хімічного складу сплаву для однозначного функціонального прояву ефекту пам'яті форми, що переводить металургійне виробництво в сферу високих технологій.
Ефект пам'яті форми проявляється кілька мільйонів циклів; його можна посилювати попередньої термообробки.
Можливі реверсивні ефекти пам'яті форми, коли матеріал при одній температурі «згадує» одну форму, а при іншій температурі - іншу.
надпружні
Іншим явищем, тісно пов'язаним з ефектом пам'яті форми, є надпружні - властивість матеріалу, підданого нагружению до напруги, що значно перевищує межу текучості. повністю відновлювати первинну форму після зняття навантаження.
Надпружні поведінку на порядок вище пружного.
Матеріали з ефектом пам'яті форми
нікелід титану
Лідером серед матеріалів з пам'яттю форми по застосуванню і по вивченості є никелид титану.
Інша назва цього сплаву, прийняте за кордоном, - нитинол походить від абревіатури NiTiNOL, де NOL - це скорочена назва Лабораторії морської артилерії США, де цей матеріал був розроблений в 1962 році.
Елемент з нікелідатитану може виконувати функції як датчика. так і виконавчого механізму.
Нікелід титану володіє:
- Чудовою корозійну стійкість.
- Високою міцністю.
- Гарними характеристиками формозапомінанія. Високий коефіцієнт відновлення форми і висока відновлює сила. Деформація до 8% може повністю відновлюватися. Напруга відновлення при цьому може досягати 800 МПа.
- Хороша сумісність з живими організмами.
- Висока демпфуюча здатність матеріалу.
- Через наявність титану сплав легко приєднує азот і кисень. Щоб запобігти реакції з цими елементами при виробництві треба використовувати вакуумне обладнання.
- Утруднена обробка при виготовленні деталей, особливо різанням. (Зворотний бік високої міцності).
- Висока ціна. В кінці XX століття він коштував трохи дешевше срібла.
При сучасному рівні промислового виробництва вироби з нікелідатитану (поряд зі сплавами системи Cu-Zn-Al) знайшли широке практичне застосування і ринковий збут. (Див. Далі «Застосування матеріалів з пам'яттю форми»).
інші сплави
На кінець XX століття ефект пам'яті форми була виявлена більш ніж у 20 сплавів. Крім нікелідатитану ефект пам'яті форми виявлений в системах:
Виробництво нікелідатитану
Плавка відбувається в вакуумно-гарнісажной печі або в печі електродуги з електродом, що витрачається в захисній атмосфері (гелій або аргон). Шихтою в обох випадках служить йодідний титан або титанова губка, спресована в брикети. і нікель марки Н-0 або Н-1.
Для отримання рівномірного хімічного складу по перетину і висоті злитка рекомендується подвійний або потрійний переплав.
При виплавці в дугового печі рекомендується сила струму 1,2 кА, напруга 40 V, тиск гелію 53 МПа.
Оптимальний режим охолодження злитків з метою запобігання розтріскування - охолодження з піччю (максимум 10˚ в секунду).
Видалення поверхневих дефектів - обдирання наждачним кругом.
Для більш повного вирівнюючи хімічного складу за обсягом зливка проводять гомогенізацію при температурі 950-1000˚C в інертному атмосфері.
Застосування матеріалів з ефектом пам'яті форми
Сполучні втулки з нікелідатитану
Втулка, вперше розроблена і впроваджена фірмою «рейху Корпорейшен», США, для з'єднання труб гідравлічної системи військових літаків. В винищувачі понад 300 тисяч таких сполук, але жодного разу не надійшло повідомлень про їх поломки.
Зовнішній вигляд сполучної втулки показаний на рис. 5. Її функціональними елементами є внутрішні виступи.
Застосування таких втулок полягає в наступному (див. Рис. 6):
- Втулка в початковому стані при температурі 20˚C.
- Втулка поміщається в кріостат. де при температурі -196˚C плунжером розвальцьовуються внутрішні виступи.
- Холодна втулка стає зсередини гладкою.
- Спеціальними кліщами втулку виймають з кріостату і надягають на кінці з'єднуються труб.
- Кімнатна температура є температурою нагріву для даного складу сплаву. Далі все відбувається «автоматично». Внутрішні виступи «згадують» свою вихідну форму, випрямляються і врізаються у зовнішню поверхню труб, що з'єднуються.
Виходить міцне вакуумплотной з'єднання, що витримує тиск до 800 атм.
По суті справи цей тип з'єднання замінює зварювання. І запобігає такі недоліки зварного шва, як неминуче разупрочнение металу і накопичення дефектів в перехідній зоні між металом і звареним швом.
Крім того, цей метод з'єднання хороший для фінального з'єднання при збірці конструкції. коли зварювання через переплетення вузлів і трубопроводів стає важко доступною.
Ці втулки використовуються в авіаційній, космічній та автомобільної техніки.
Цей метод також використовується для з'єднання і ремонту труб підводних кабелів.
В медицині
- Рукавички. застосовувані в процесі реабілітації і призначені для реактивації груп активних м'язів з функціональною недостатністю. Можуть бути використані в межзапястних, ліктьових. плечових. гомілковостопних і колінних суглобах.
- Протизаплідні спіральки, які після введення набувають функціональну форму під впливом температури тіла.
- Фільтри для введення в судини кровоносної системи. Вводяться у вигляді прямої дроту за допомогою катетера. після чого вони набувають форму фільтрів, що мають задану локацію.
- Затискачі для защемлення слабких вен.
- Штучні м'язи, які приводяться в дію електричним струмом.
- Кріпильні штифти. призначені для фіксації протезів на кістках.
- Штучне подовжувальне пристосування для так званих зростаючих протезів у дітей.
- Заміщення хрящів головки стегнової кістки. Замінює матеріал стає самозажімние під дією сферичної форми (головки стегнової кістки).
- Стрижні для корекції хребта при сколіозі.
- Тимчасові затискні фіксують елементи при імплантації штучного кришталика.
- Оправа для окулярів. У нижній частині, де скла кріпляться дротом. Пластикові лінзи не вислизають при охолодженні. Оправа не розтягується під час протирання лінз і тривалому використанні. Використовується ефект надпружні.
- Ортопедичні імпланти.
- Дріт (ортодонтична дуга) для виправлення зубного ряду.
- Імплантати дентальні (самофіксаціі розходяться елементів в кістки)
теплова сигналізація
- Пожежна сигналізація.
- Протипожежні заслінки.
- Сигнальні пристрої для ванн.
- Запобіжник (захист електричних ланцюгів).
- Пристрій автоматичного відкривання-закривання вікон в теплицях.
- Бойлерні баки теплової регенерації.
- Попільничка з автоматичним струшуванням попелу.
- Електронний контактор.
- Система для запобігання вихлопу газів, що містять пари палива (в автомобілях).
- Пристрій для видалення тепла з радіатора.
- Пристрій для включення протитуманних фар.
- Регулятор температури в інкубаторі.
- Ємність для миття теплою водою.
- Регулюючі клапани охолоджуючих і нагрівальних пристроїв, теплових машин.
інші застосування
література
У даній статті або розділі є список джерел або зовнішніх посилань, але джерела окремих тверджень залишаються неясними через відсутність виносок.
Ви можете поліпшити статтю, внісши більш точні вказівки на джерела.
Дивитися що таке "Ефект пам'яті форми" в інших словниках:
ефект пам'яті форми - Дивись ефект пам'яті форми (ЕПФ) ... Енциклопедичний словник по металургії
ЕФЕКТ ПАМ'ЯТІ - відновлення в результаті нагрівання після пластичної деформації початкової форми вироби. Спостерігається у виробах зі сплавів Ni Ti (нитинол), Au Cd, Ti Co, Ti Fe і ін. А також в полімерних виробах, сформованих в високоеластичном ... ... Великий Енциклопедичний словник
ЕФЕКТ ПАМ'ЯТІ - «ЕФЕКТ ПАМ'ЯТІ», відновлення в результаті нагрівання після пластичної деформації початкової форми вироби. Спостерігається у виробах зі сплавів Ni Ti (нитинол), Au Cd, Ti Co, Ti Fe і ін. А також в полімерних виробах, сформованих в ... ... Енциклопедичний словник
«Ефект пам'яті» - відновлення в результаті нагрівання після пластичної деформації початкової форми вироби. Спостерігається у виробах зі сплавів Ni Ti (нитинол), Au Cd, Ti Co, Ti Fe і ін. А також в полімерних виробах, сформованих в високоеластіческом ... ... Енциклопедичний словник
"ЕФЕКТ ПАМ'ЯТІ" - відновлення в результаті нагрівання після пластич. деформації першо поч. форми вироби. Спостерігається у виробах зі сплавів Ni Ti (нитинол), Au Cd, Ti Co, Ti Fe і ін. А також в полімерних виробах, сформованих в високоеластічен. стані ... Природознавство. енциклопедичний словник
- Подушка US Medica US-S. Подушка анатомічної форми US-S з ефектом пам'яті виробництва американської фірми US Medica виконана на основі пінополіуретану зі спеціальними присадками, благодарякоторим структура ... Детальніше Купити за 3900 руб
- Подушка US Medica US-U. Подушка US-U спеціальної U-подібної форми з ефектом пам'яті виробництва американської фірми US Medica призначена для використання під час сну в дорозі. Легка і компактна дана подушка ... Детальніше Купити за 2200 руб
- Подушка US Medica US-X. Подушка US-X спеціальної ергономічної форми з ефектом пам'яті виробництва американської фірми US Medica призначена для використання в автомобілі. Легка і компактна дана подушка з ... Детальніше Купити за 2100 руб