5.8. Сплавы с эффектом памяти формы.

Эффект памяти механической формы заключается в свойстве пластически деформированного при повышенных температурах образца, а затем деформированного при данной более низкой температуре до потери первоначальной формы, восстанавливать ее при повторном нагреве. Такое поведение обусловлено изменением структуры кристаллической фазы, состоящее в появлении микрокристаллов мартенситной фазы. Мартенситный переход обусловлен полиморфным переходом кристаллической структуры от исходной («родительской») фазы к мартенситной. Этот переход схематически иллюстрируется рис. 5.4.

Рис. 5.4. Схематическое изображение термоупругого мартенситного перехода в структуре материала с эффектом памяти формы.

Деформирование при повышенных температурах проводят в диапазоне температур существования в материале, из которого изготовлен образец, устойчивой фазы. Низкотемпературное деформирование осуществляют при температурах фазового превращения или близких к ним. Эффект памяти формы в металлических материалах обусловлен образованием двойников в решетке при механической нагрузке и исчезновении их при нагревании. Существует критическая степень деформации, превышение которой приводит к образованию необратимых двойников, исчезающих только при рекристаллизации.

Эффект памяти механической формы характерен для ряда сплавов следующих систем: Ti – Ni, Ti – Au, Ti – Pd, Ti – Pt, Au – Cd, Ag – Cd, Cu – Zn. Наиболее типичным представителем таких материалов является сплав из системы Ti – Ni, называемый нитинолом. Это обусловлено большой величиной восстанавливаемой деформации и отличной коррозийной устойчивостью NiTi [34], что делает его чрезвычайно перспективными для коммерческих применений. Тщательное соблюдение технологии получения NiTi позволяет контролировать температуру фазового перехода, создаваемое напряжение.

Сплавы NiTi имеют наибольшую восстанавливаемую деформацию, но их недостатком остается невысокая температура фазового перехода – температура при которой образуется мартенситная фаза и может быть произведена низкотемпературная деформация образца (от -200 до +100°С). Восстанавливаемая деформация достигает 7%, что в сочетании со сравнительно высокой прочностью и превосходной коррозионной стойкостью является основой их успешного применения. Невысокая электрическая проводимость сплавов NiTi позволяет использовать их в деталях, изменяющих свою форму при нагревании электрическим током.

Сплавы с эффектом памяти формы используют для изготовления самораскрывающихся антенн космических кораблей, в устройствах пожаротушения. Особое значение сплавы имеют для медицинских целей. Из сплавов изготавливают хирургические скрепки, приспособления, с помощью которых проводят ранее невозможные операции. Интенсивно ведутся исследования, направленные на разработку новых NiTi - сплавов.

Резюме.

В практике наиболее часто используют такие проводниковые материалы как медь, алюминий, серебро, золото. Свойства материалов определяют основные области их применения: медь в электротехнических устройствах, проводах, алюминий в линиях электропередач и проводах, серебро, золото в ответственных контактах, разъёмах.

Полупроводниковые материалы составляют основу всех современных электронных устройств. Тугоплавкие металлы и сплавы используются для создания высокотемпературных печей, деталей, эксплуатируемых при высоких температурах.

Сверхпроводимость (проводимость бесконечна, сопротивление равно нулю) проявляется более чем у 10 элементов периодической системы, у их сплавов и соединений, в оксидных керамиках, применяется в практике.

Сплавы с эффектом памяти формы, например нитинол, применяются в самораскрывающихся системах, медицине.