آلیاژهای حافظهدار به دستهای از آلیاژها گفته میشود كه قادرند تغییر شکل و کرنش های دائمی كه بر آنها اعمال میشود را بازیابی نموده و در نهایت، بهشكل اولیهی خود، بازگردند.
به گزارش پلاک یک : رفتار آلیاژهای حافظهدار ،براساس یك دگرگونی فازی و تغییر ساختار بلوری رخ میدهد كه در آن، آلیاژ ،از یك ساختار مستحكم و پایدار در دمای بالاتر (آستنیت) ،به یك ساختار تغییرفرمپذیر پایدار در دمای پایینتر (مارتنزیت) ،تبدیل میگردد. بهطور خلاصه، خاصیت حافظهداری، بهصورت استاندارد، به پدیدهای گفتهمیشود كه در آن، یك آلیاژ را در دمای پایین، تغییر شكل داده و این آلیاژ تغییر شكل یافته را به منظور تغییر فاز و رساندن آن به فاز مادر (فاز آستنیت) و متعاقباً، بهشكل اولیه، حرارت داده و آن را به همان شكل قبل از تغییر شكل باز می گردانند.
بر این اساس، خاصیت حافظهداری، به دو دستهی عمده تقسیم میشود:
- در دستهی اول، تغییرشكل ایجادشده، فقط با گرمكردن به حالت اولیهی قبل از تغییرشكل باز میگردد و اگر جسم را دوباره سرد كنیم، تغییر جدیدی در شكل آن مشاهده نمیشود كه این پدیده را «حافظهداری یكطرفه» نامیدهاند. در آلیاژهایی كه دارای این ویژگی میباشند، هدف، بازیابی شكل اولیهی نمونهای است كه تحت بارگذاری مكانیكی قرار گرفته و تغییرشكل دادهاست.
- دستهی دوم از این آلیاژها، پدیدهی «حافظهداری دوطرفه» را از خود بروز میدهند. این آلیاژها قادرند با سرد و گرمشدن در محدودهی معینی از دما، دوباره بهحالت قبلی خود بازگردند؛ یعنی، در دو طرف محدودهی تغییر دما، شكل مشخصی از خود به نمایش میگذارند. آلیاژهایی كه در این گروه هستند، كاربردی متفاوت دارند؛ بدینگونه در این نوع كاربرد، نیازی به اعمال نیرو نمیباشد و فقط با فراهمكردن شرایط دمایی معین، در دو سر بازهی دمایی تعریفشده برای آلیاژ حافظهدار دوطرفه، میتوان به شكل معین و ازپیشتعیینشدهای برای این دسته از آلیاژها رسید. با اصلاح میكروساختار آلیاژهای حافظهدار دوطرفه، میتوان به خواص پایدارتری رسید. بهطور مثال، تربیت آلیاژهای حافظهداری كه دارای استحكام بالاتری میباشند (دانههای ریزتر) بهمنظور رسیدن به خاصیت حافظهداری دوطرفه، كار دشوارتری میباشد.
*مقایسهی گروههایی از آلیاژهای حافظهدار
از میان آلیاژهایی كه رفتار حافظهداری را بروز میدهند، آلیاژهای پایهی Ni-Ti، برای كاربردهای فناورانه، بهدفعات مورد استفاده واقع شدهاند. با این حال، در كاربردهایی، از آلیاژهای پایهی مس بهره گرفته و اخیراً نیز، آلیاژهای حافظهدار پایهیFe-Mn-Si ، برای كاربردهای صنعتی بهكار گرفتهشدهاند.
بدون شك، آلیاژهای پایهی Ti-Ni، با وجود اثر حافظهداری مطلوبی كه از خود نشان میدهند، هزینهی بالای آنها، از بهكارگیری بسیار زیاد آن برای استفادههای عملی، جلوگیری میكند.
در این میان، آلیاژهای حافظهدار پایهی آهن، عموماً ارزانتر هستند و در دههی گذشته، بهعنوان یك گزینه برای جانشینشدن بهجای آلیاژهای حافظهدار پایهیTi-Ni ، توجه زیادی را بهخود جلب كردهاند.
بهطور كلی، آلیاژهای پایهی آهن، دارای 4 خصوصیت مهم ذیل هستند:
1) قیمت پایین
2) كار پذیری خوب
3) ماشینكاری خوب
4)جوش پذیری خوب
*كاربرد های آلیاژهای حافظه دار :
- كاربرد با بازیابی آزاد ( استفاده از حركت ) : آلیاژهای حافظه دار در حین سرد و گرم شدن شكل اولیه خود را بازیابی می كنند . بدون اینكه تنش بیرونی از این كار ممانعت به عمل آورد . مثل آنتن های سفینه فضایی
- كاربرد با بازیابی مقید ( استفاده از نیرو ) : به كاربردهایی اطلاق می شود كه در آنها یك نیروی خارجی جلوی بازیابی كرنش در آلیاژ را می گیرد . در این حالت هیچ كرنشی بازیابی نمی شود . ولی مقدار زیادی تنش ایجاد می شود . مثل چفت و بست ها
- كاربردهایی با بازیابی تحت فشار ( استفاده از كار ) : هم تنش و هم كرنش حین گرم شدن بازیابی می شوند و كار مكانیكی ایجاد می شود.
- كاربردهای ابر كشسانی ( ذخیره انرژی مكانیكی ) : رفتار الاستیك 15 برابر فولادهای فنر است.
- خاصیت میرا كنندگی ارتعاشات : مهار ارتعاشات در سازه هایی كه تحت ارتعاشات شدید هستند . مثل صفحات آزاد میرا كننده ارتعاشات در سفینه های فضایی
- استخوانهای شكسته میتوانند با آلیاژهای حافظهدار بهبود پیدا كنند. ورق آلیاژ دارای حافظهی انتقال دما است كه نزدیك به دمای بدن است و به هر دو سر استخوان شكسته متصل میشود. بر اثر حرارت بدن، ورق تمایل دارد تا منقبض شود تا شكل اولیهی خود را حفظ كند. بنابراین یك نیروی تراكمی را به استخوان شكسته در قسمت ترك یا شكستگی اعمال میكند. بعد از اینكه استخوان شكسته التیام مییابد، ورقهای حافظهدار به طور مداوم با اعمال نیروی فشرده سازی باعث تقویت استخوانها در مدت توانبخشی میشوند. آلیاژهای حافظهدار همچنین به جای مفصل ران هم كاربرد دارند كه ناشی از قابلیت ارتجاعی بسیار بالای (سوپرالاستیسیته) آن است.
- در گرفتگی رگهای خونی، یك نوع لوله از جنس آلیاژ حافظهدار به صورت فشرده داخل رگ تنگ، قرار میگیرد، فلز حافظهدار یك حافظهی انتقال دما را نزدیك به دمای بدن دارد، بنابراین فلز حافظهدار منبسط میشود تا رگهای خونی را باز كند.
- استفاده از آلیاژ حافظهدار در ارتودنسی دندان، شكل دیگری از قابلیتهای آن است. سیمهای ارتودنسی از جنس Ni-Ti وقتی در دمای ثابتی هستند شكل خود را حفظ میكنند، و به دلیل قابلیت سوپرالاستیسیتهی این فلز، سیمها، شكل اولیهی خود را بعد از تكرار فشار و حذف آن دوباره بهدست میآورند.
- انتخاب دما و كنترل سیستم دمایی آب در حمام و دوش آب، نیز یكی دیگر از كاربرد آلیاژ حافظهدار است. آلیاژهای حافظهدار میتوانند برای محدود كردن جریان آب از طریق واكنش در برابر تغییرات دمایی، طراحی شوند. كه این امر از سوخته شدن با آب داغ جلوگیری میكند. فلزات حافظه دار این امكان را نیز فراهم میكنند كه آب، در دمای مناسب جریانش را از سر بگیرد.
- خطوط و لولههای حامل گاز و یا سیالات سمی یا اشتعال پذیر بایستی به دلیل جلوگیری از حوادث فاجعه آفرین، به شدت كنترل شوند. بنابراین سیستمهای كنترلی میتوانند توسط آلیاژهای حافظهدار برنامهدار شوند تا به محض افزایش دما خاموش شوند. كه این امر تا حدود زیادی میتواند از مشكلات احتمالی در صنایعی نظیر پتروشیمی، گاز، داروسازی و … بكاهد.
- این آلیاژها در صنعت خودرو سازی نیز کاربرد های فراوان دارند.مثلا در بدنه خودرو پس از تصادف می توان با گرم کردن یا سرد کردن (بسته به نوع آلیاژ استفاده شده) خرابی بدنه را به حالت اول برگرداند.
1 دیدگاه
somayehzahedi
نایتینول Nitinol:
آلیاژ حافظه دار نایتینول سیم و ورق
اثر حافظه شکل (SMA) و سوپر الاستیک.
توانایی نایتینول برای تغییر شکل در یک درجه سانتیگراد است و سپس شکل اولیه خود را پس از گرم کردن تا بالای دمای “تحول”، بازیابی میکند.
پزشکان ،جواهر سازان ، دانشجویان ، محققین و کلیه علاقه مندان جهت اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.