Печать
Опубликовано: 25 августа 2014 25 августа 2014
Просмотров: 5715 5715

 

Эффект памяти или память формы – способность изделия при нагревании восстанавливать  первоначальную форму, измененную вследствие пластической деформации. Наиболее известным сплавом с эффектом памяти является нитинол.

 Восстановление формы обуславливается мартенситным превращением или обратимым двойникованием в структуре металлического материала.

В случае эффекта памяти, возникающего по механизму мартенситного превращения, при нагреве сплава возникают напряжения предварительно деформированной решетки стали. Восстановление прежней формы осуществляется только в случае когерентности деформированной кристаллической решетки материала и мартенситной фазы, образующейся при нагреве. У когерентных кристаллических решеток на границе раздела фаз количество ячеек основной и образующейся фаз сплава одинаково (только направления атомных плоскостей кристаллических решеток немного отличаются). В частично когерентных решетках нарушается регулярность чередования атомных плоскостей, на границе раздела фаз возникает так называемая краевая дислокация. В некогерентных кристаллических решетках направления атомных плоскостей сильно отличаются. Рост кристаллов мартенсита происходит только до некогерентных межфазных границ.

Мартенситная фаза в стали образуется, если свободная энергия системы А0. В случае равенства энергии упругой деформации кристаллической решетки стали и энергии образования в ней мартенситной фазы, то А=0 и рост кристаллов мартенсита заканчивается. Такое равновесие зависит от температуры и называется термоупругим.

Восстановление формы по второму механизму связано с образованием двойников в кристаллической решетке металлических материалов при механической нагрузке и их исчезновении при нагреве. Когда стальной образец, находящийся в мартенситном состоянии, деформируют, то происходит передвойникование или переориентация кристаллов мартенсита. Это обуславливает изменение формы образца. При нагревании восстанавливается структура и ориентация кристаллов исходной фазы, что приводит к восстановлению формы изделия. Превышение критического уровня деформации приводит к образованию необратимых двойников, исчезновение которых возможно только при рекристаллизации.

Полное восстановление формы наблюдается для сплавов с термоупругим мартенситом: Cu-Al-(Fe, Ni, Co, Mn), Ni-Al, Ti-Ni, Ti-Au, Ti-Pd, Ti-Pt, Au-Cd, Ag-Cd, Cu-Zn-Al.

Именно к таким сплавам относится нитинол Ti-Ni. Температурный диапазон эффекта памяти в нитиноле 550-600 0С. Основные свойства нитинола:

Модуль упругости Е=66,7…72,6 МПа;

Предел прочности σ=735…970 МПа;

Относительное удлинение l=2…27%;

Удельное электрическое сопротивление ρ=65…76 мкОм×см;

Температура плавления Тпл=1250…1310 0С;

Плотность d=6440 кг/м3.

Сплавы с эффектом памяти применяются для трубчатых неразъемных соединений, исключающих необходимость сварки и пайки, в шайбах для электрических контактных соединений, обеспечивающих постоянное давление и, соответственно, сопротивление контакта, самораскрывающихся антеннах космических кораблей и др.