Nitinol
| Nitinol | |
| |
| Fir de nitinol | |
| Identificare | |
|---|---|
| Aspect | solid |
| Proprietăți chimice | |
| Formula brută | Ni14Ti11 |
| Cristalografie | |
| Sistem de cristal | austenitic și martensitic |
| Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |
Nichel-titan , de asemenea , cunoscut sub numele de Nitinolului este un aliaj de nichel și titan , în care cele două elemente sunt prezente în aproximativ aceleași procente.
Acest aliaj are două proprietăți foarte specifice: memoria formei și superelasticitatea (cunoscută și sub numele de pseudoelasticitate). Memoria de formă este capacitatea nitinolului de a reveni la forma inițială după o deformare durabilă, precum și capacitatea de a alterna între două forme în jurul unei temperaturi critice de transformare. Superelasticitatea apare pe o scară de temperatură chiar peste temperatura de transformare. În acest caz, nu este necesară încălzirea pentru deformarea materialului, iar materialul prezintă o elasticitate excepțională, de 10 până la 30 de ori mai mare decât metalul obișnuit.
Istorie
Termenul Nitinol derivă din compoziția sa și locul descoperirii sale (Laboratorul de articole navale din nichel și titan). William J. Buehler și Frederick Wang și-au descoperit proprietățile în timpul cercetărilor efectuate la Laboratorul de Articole Navale din 1962. În timp ce aplicațiile potențiale ale nitinolului au fost luate în considerare în curând, eforturile de comercializare a aliajului nu au avut loc decât zece ani mai târziu. Această întârziere este legată de dificultatea înființării procesului de fabricare a aliajului. În ciuda ajutorului financiar, nu au existat rezultate reale până în anii 1990, timp în care dificultățile practice au fost în cele din urmă rezolvate.
Descoperirea memoriei de formă datează din 1932, cu primele observații ale cercetătorului suedez Arne Ölander cu privire la proprietățile aliajelor de aur și cadmiu . Același efect a fost observat asupra aliajului de cupru și zinc la începutul anilor 1950.
Mecanism
Specificitatea nitinolului derivă din proprietățile sale de transformare reversibilă în stare solidă, cunoscută sub numele de transformare martensitică (en) .
La temperaturi ridicate, nitinolul are o structură primitivă a cubului de cristal, care constituie structura sa „parentală”, numită și starea austenitică. La temperaturi scăzute, nitinolul se transformă spontan într-o structură cristalină mai complexă numită stare martensitică.
Temperatura la care se produce schimbarea structurii se numește temperatura de transformare. Mai exact, există patru temperaturi de transformare. Când aliajul se răcește în faza austenitică, structura martensitică începe să se formeze atunci când temperatura atinge punctul martensitic, sau temperatura M s . Temperatura la care transformarea este completă este denotată temperatura M f . Când aliajul este complet în stare martensitică și este supus încălzirii, starea austenitică începe să se formeze la temperatura A s , iar transformarea se termină la temperatura A f .
Există diferite aspecte esențiale în faza de transformare a nitinolului:
- în primul rând, transformarea este reversibilă , ceea ce înseamnă că încălzirea peste temperatura de transformare va readuce structura cristalină la o structură austenitică simplă;
- al doilea punct cheie este că transformarea este instantanee , în ambele direcții.
Note și referințe
Bibliografie
- (ro) M. Chinaud, A. Boussaid, JF Rouchon, E. Duhayon, E. Deri, D. Harribey și M. Braza (septembrie 2012) „Cuplare termomecanică în nitinol. Aplicarea la o placă de electromorfizare ”în a XX-a Conferință internațională privind mașinile electrice : 2580-2584 p., IEEE ( DOI : 10.1109 / icelmach.2012.6350249 ).