آلیاژهای حافظه دار:

[nika6749]

:
آلیاژهای حافظه دار گروه جدیدی از مواد هستند که اگر با ترکیبشیمیایی مشخّص تحت عملیات حرارتی مناسبی قرار گیرند؛ توانایی بازگشت به شکل یااندازه از قبل تعیین شده را از خود نشانمی دهند.
همچنیناینمواد قابلیت تبدیل انرژی گرمایی(الکتریکی)را به انرژی مکانیکی دارند واگر گرم وسردکردن این آلیاژها با جریان الکتریکی کنترل شود؛ میتوان حرکتهای سیکلی با قابلیتتکرار در دفعات متوالی ایجاد کرد.
آلیاژهای حافظه دار از عناصر نیکل و تیتانیوم تشکیل شده اند، کهتحت نام نایتینول شناخته می شوند.
اینآلیاژها کاربردهای گوناگون و بسیار مفیدی در زمینه هایی همچون: هوا وفضا، صنایعخودروسازی، پزشکی،دندانپزشکی و....
خاصیتمنحصر به فرد این آلیاژها بر اساس تغییر فاز در آلیاژ نایتینولمیباشد.
چگونگی پی بردن به حافظه داربودن اینآلیاژها:History”SMAs” (تاریخچه)×

درسال 1961در لابراتوار اسلحه و مهمات نیروی دریاییWhite Oakبود ،که به خاصیت بی همتاو شگفت انگیز این گونهآلیاژها پی برده شد.

Dr.Wiliam.j.Buehlerاولین نفری بود که به حافظه دار بودن اینآلیاژها پی برد.
اکتشاف حقیقی خاصیت حافظه دار بودن آلیاژ بهطور تصادفی به دست آمد.در نشست هیئت مدیره لابراتوار یک نوار از این آلیاز که مدتهااز خم شدن آن می گذشت مهیا بود.یکی از حاضران به نام « دکتر دیوید» نوار را با فندکمخصوص پیپش گرم کرد وبه طور شگفت آوری نوار کشیده شد و به حالت اولیه خودبرگشت.
ترکیبات آلیاژهای حافظهدار×
تشکیل شده اند وبا نام تجاری نایتینول شناختهمی شوندTi,Niآلیاژهای حافظه دار عموما از راSi-Mg-FeوAl-Zn-Cu;;Ni-Cu-Al همچنین در مواردی این گونه آلیاژها سایرآلیاژها مانند :
نیز در خود دارند.
اساس حافظهداری آلیاژ NiTinol×

اصل حافظه داری درآلیاژ نایتینول تغییر فاز می باشد. در واقع پساز کشف این خاصیت درآلیاژهای حافظه دار سؤال این بود که تا چه مقدار این فلزات میتوانند شکل اولیه خود را به خاطر آورند.
« دکترفردریک» که یک پژوهشگر در ساختمان کریستالی است با دقت تغییرات ساختمانی که در ترازاتمی خاصیت بی همتای این فلزات تاثیر داشتند بررسی کرد.او فهمید که نیتینول یک فازمتغییر دارد (البته در حالت جامد) و این فاز متغییر مارتنزیت و آستنیت میباشد.نیتینول می تواند در دمای نسبتا پایین تغییر فرم پلاستیک یافته و سپس در درجهحرارت بالا به شکل قبل از تغییر فرم پلاستیک برگردد.
اساسخاصیت برگشت پذیری این آلیاژها«تغییر حالت مارتنزیتی فاز آستنیت میباشد».

درفاز مارتنزیت نیتینول می تواند خم شود و بهاشکال مختلف تغییر شکل بدهد.

آزمایش جهت بررسیحافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار×
بهمنظور بررسی اثر حافظه دار بودن یک آلیاژ حافظه دار پایه مس،چندین ترکیب مختلف ازسیستم سه تایی مس-روی-آلومینیوم انتخاب شد ند.نمونه های آزمایشی با استفاده از مواداولیه با خلوص تجارتی توسط فرایند ذوب در کوره القایی و نورد گرم و سرد تهیه شدند وبر روی یکی از ترکیبات ساخته شده درمحدوده حرارتی 290-200 درجه سانتیگراد رفتارپیری ایزو ترمال مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آزمایشات خمش، سختی، کششمکانیکی، اندازه گیری ضریب مقاومت الکتریکی وبررسی(اثرحافظه دار ورفتار پیری موردمطالعه قرار گرفت. SEMمتالوگرافی با میکروسکوپ نوری و الکترونی ) نتایج بدست آمدهبیانگر آن است که اثر حافظه دار در این آلیاژها در اثر تحول مارتنزیتی بوده ودرمحدوده حرارتی تغییر حالت خواص آلیاژ بطور قابل توجهی تغییر پیدا میکند.
رفتار پیری بااستفاده از روابط سینتیکی مورد بررسی قرار گرفت.نتایج حاصله نشان می دهند که از بینرفتن اثر حافظه دار در این آلیاژها با تغییرات خواص آلیاژ(افزایش سختی، استحکامکششی، تسلیم،ضریب مقاومت الکتریکی ومدول الاستیسیته)همراه میباشند. چنین تغییراتیناشی از تحولهای اکتیواسیون حرارتی بوده و انرزی محرکه تغییر حالت پیری ایزوترمالدر حدود 110kj/molمیباشد.
روش تهیه: ( براساسیک آزمایش وتحقیق)×
برای تهیه آلیاژ حافظه دار تیتانیوم- نیکل؛چهار روش ذوب در کورهمقاومتی، کوره مقاومتی خلاء، کوره کوانتومتری و توسط روش سنتز احتراقی بررسی شدهاند.
محصول دو روشاول همگن نبوده وقابلیت نورد گرم ندارند ولی قطعهً ذوب شده در کوره کوانتومتری ازنظر ترکیب شیمیایی یکنواخت است وقابلیت کار گرم دارد. درفرایند سنتز احتراقی علاوهبر اینکه صرفه جوئی قابل ملاحظه ای در مصرف انرژی وزمان صورت می گیرد ؛محصول فرآیندنیز می تواند به راحتی نورد گرم وسرد شوند وبر خلاف سه روش قبلی نیازی به عملیاتحافظه دار کردن ندارند.
توضیحات×
درصد اتمی نیکل نیز فازRتشکیل می شود ودر دو ترکیب شیمیایی3.50با روش سنتز احتراقی حتّی در آلیاژ آزمایششده، منحنی تغییراتMS,RTبر حسب دمای پیری دارای یک ماکزیمم است کهبا افزایش محتوای نیکل زیاد می شود. همچنین با طراحی مناسب عملیات حرارتی می توانASرا پایین تر ازMSکاهش داد.
پیر کردن باعث پدیداری درجه حرارت هایAS,MSوTRنسبت به چرخه های حرارتی میشوددر دمایC 500کار سرد بعد از عملیات حرارتی (محلولی) باعثکاهش نرخ تغییراتMS,ASنسبت به دمای پیری می شود و از تشکیل فازRدر دمای پیریC 350جلوگیری می کند.در دمای پیری ثابتMS,TRتابع مقدار کار سرد بوده ورفتار یکنواختی از خود نشان میدهد.
کاربردهای آلیاژ حافظهدار×
آلیاژهای حافظه دار کاربرد وسیعی در صنایعمختلف دارند ؛ از جمله این کاربردها، کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی، هواوفضا، صنایعخودروسازی، صنایع الکترونی و بعضی کاربرد های دیگر می باشد.
مواد حافظه دار عملکردهای ویژه و بدیعی ازخود به نمایش می گذارند که از آن جمله حس گرایی(که شامل سه بخش حرارتی یا میدان میشود) به کار انداز ضربه بالا ، میرایی بالا، پاسخ های انطباقی، قابلیت حافظه داری وسوپرالاستیسیته میباشند که قابل استفاده در وسایل مختلف مهندسی جهت سیستمهایهوشمنداست. کاربردهایآلیاژهای حافظه دار در مقاله ای فنی و مهندسی به چهاردسته:
۱- بازیابی آزاد ۲- بازیابیمقید
۳- محرکها ۴- تغییرشکل سوپر الاستیک
تقسیم بندی شده است.
همچنین این آلیاژها ها برای مواردی از قبیل فعّال کننده (محرکبازوی عامل مکانیسم) ویا در پاسخگویی به حرارت ویا میدان مغناطیسی مفیدهستند.
کاربرد در صنایعخودروسازی×
امروزه آلیاژهای حافظه دار جهت کنترل موتور، انتقال قدرت وتوقّفاتومبیل استفاده می شودهمچنین از آن به عنوان جا یگزینی به جای موتورDCاستفاده می شودکه درهرچه سبکترکردن سیستمتحریک، حذف گیربکس وکلاچ کمک بسیارزیادی می کندودرلغایت تمام این مذایاباعث افزایشاعتماد به نفس راننده وبالا رفتن ضریب اطمینان براثر کنترل دقیق اتومبیل خواهدشد.
کاربرد درپزشکی×
کاربرد آلیاژهای حافظه دار به عنوان سیستمتحریک روز به روز بیشتر می شود.از جمله استفاده آلیاژهای حافظه دار در پزشکی را میتوان در ساخت پلاکها و ایمپلنت های پزشکی نام برد.
شناخت این گونه آلیاژها×
برای شناخت ترمودینامیکی ومکانیکی آلیاژ های حافظهدارTI- NIآزمایشاتی از قبیل اندازه گیری مقدار گرمابرای انتقال فاز ؛ مقدار کرنش قابل بازیافت ، عمر و ضریب میرایی آلیاژ باید انجامپذیرد . برای مطالعه بر روی این آلیاژها و ا رائه ترکیب آلیاژهای جدید و ساخت اینگونه آلیاژها آزمایشات مختلف از جمله ذوب، بررسی فرآیند انجماد، انجام عملیات نورد،انجام عملیات حرارتی وتستهای متالوگرافی انجام می گیرد

[M.A.A.H.R]

دوست عزيز ممنون عالي بود

[عرفان سلیم زاده]

سلام میدونم این تاپیک قدیمیه ولی من میخوام برای خودم تجهیزاتش رو جور کنم هر کس دوست داره که وسایلشو برای خودش طراحی کنه من با هاش از لحاظ تئوری همکاری میکنم...