آلیاژهای حافظه دار شکلی، فلزات هوشمندی هستند که امروزه کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند. در مطلب زیر به توضیح این نوع فلزات و کاربردهای آن می پردازیم.
مواردی که در مقاله به آن ها پرداخته ایم:
- آلیاژ حافظه دار چیست؟
- تاریخچه آلياژهاي حافظه دار
- آلیاژ حافظه دار چه ویژگی هایی دارد؟
- آلیاژ حافظه دار کجا کاربرد دارد؟
- روش ساخت آلیاژ SMA چگونه است؟
این مواد قابلیت تبدیل انرژی گرمایی به مکانیکی را دارند. اگر گرم و سرد کردن این آلیاژها با جریان الکتریکی کنترل شود، می‌توان حرکت‌های سیکلی با قابلیت تکرار در دفعات متوالی ایجاد کرد.
در سازه‌های هوشمند، پیشرفته و انطباق پذیر می‌توان از این محصول استفاده کرد. با این وجود هزینه‌های زیاد تولید و عمل آوری این آلیاژ مانع کاربرد آن در صنعت ساخت و ساز در مقیاس‌های عظیم می‌گردد.
تاریخچه آلياژهاي حافظه دار:
پرکاربرد ترین نوع SMA تاکنون آلیاژ نیکل و تیتانیوم بوده است که در صنعت ساختمان برای کنترل غیرفعال ارتعاشات و استهلاک انرژی استفاده شده است. در سال 1961 اثر حافظه داری شکل در آلیاژ نیکل و تیتانیوم با درصد اتمی مساوی توسط بوهلر در آزمایشگاه ناوال اوردنانس کشف شد و با نام نيتينول مشهور شد.
این آلیاژها مصالحی هوشمند و نوین می‌باشند که به دلیل رفتارهای منحصر به فردی که از خودشان نشان می‌دهند، در چند دهه اخیر کاربردهای متفاوتی در زمینه‌های مختلف علوم و مهندسی پیدا کرده‌اند.
قابلیت تغییر فاز بازگشت پذیر این آلیاژها سبب می‌شود که بتوانند تغییر شکل های زیادی را متحمل شوند و بسته به شرایط دمایی و تنش موجود، در صورت بارگذاری یا باربرداری به همراه اعمال گرما به شکل اولیه ی خود بازگردند.
در سال‌های اخیر این آلیاژها شکلی بر پایه آهن به دلیل دارا بودن خواص مطلوب برای کاربرد در سازه‌ها و نیز قیمت مناسب، در مهندسی عمران بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند.
ویژگی آلیاژ حافظه دار
ویژگی اصلی این محصول حافظه‌دار بودن این فلز می‌باشد. از دیگر ویژگی‌های این آلیاژ مقاومت به خوردگی بالا، مقاومت ویژه الكتریكی نسبتا بالا، شكل پذیری بالا و قابلیت انطباق با بدن، خواص مكانیكی نسبتا خوب می‌باشد. این ویژگی ها باعث شده که بیشترین کاربرد در صنایع هوا و فضا و صنایع پزشکی داشته باشد.
شاخصه آلیاژ حافظه دار
- رفتار حافظه ای
- رفتار شبه الاستيک
مکانیزمی که خواص این آلیاژ را کنترل مي‌کند در رابطه با تغيير کريستالي آلياژ است. ساختار مارتنزيتي در دمای پايين با افزايش دما به ساختار آستنيتي تبديل مي‌شود و در هنگام سرد کردن، فرآيند عکس رخ خواهد داد. برتری که آلياژهای حافظه دار را نسبت به آلياژهاي ديگر متمايز مي‌نمايد قابليت دو قلو شدن اين آلياژ در فاز مارتنزيت مي باشد.
در حاليکه مواد ديگر به وسيله لغزش و حرکت نابجا تغيير شکل مي‌يابند، این آلياژها به وسيله تغيير جهت ساده کريستال های خود و از طريق مرزهای دو قلو به تنش‌های اعمال شده، عکس العمل نشان مي‌دهند.
کاربرد آلیاژ حافظه دار
کاربردهای زیادی برای این محصول وجود دارد که شامل موارد ذیل می‌باشد:
- فیلترهای خونی
- كاربردهای دندانپزشكی و ارتودنسی از جنس Ni-Ti
- ايمپلنت های پزشكی
- عملگرهای حافظه دار
- ابزار سوپر الاستیک
- ابزار مارتنزیتی
روش ساخت آلیاژ SMA
معمولا برای تولید آلیاژهای حافظه دار در تناژ بالا و تجاری از روش ذوب و ریخته گری استفاده می‌شود اما به طور کلی روش ساخت این گروه شامل دو روش می‌باشد.
- كوره های القايی ساخت آلياژ به طريق ذوب و ريخته گري با استفاده از كوره هاي مقاومتي
- ساخت آلياژ به طريقه متالورژی پودر
به طور کل این آلیاژها جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. این دسته از مواد با قابلیت های بی نظیری که تاکنون از خود بروز داده اند, فصل جدیدی را در فناوری پیشرفته و روز دنیا گشوده اند.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد24