مواد و ساخت پیشرفته

آلیاژهای حافظه­ دار شکلی، فلزاتی هستند که حتی اگر در دمایی کمتر از دمای معین تغییر شکل دهند، به سادگی با حرارت دادن به شکل اولیه خود قبل از تغییر شکل باز می­گردند. آلیاژهایی با این ویژگی غیرمعمول به عنوان مواد کاربردی در حسگرهای دما، محرک­ها و متعلقات فیکسچرها استفاده می­شوند. هنگامی که یک آلیاژ حافظه ­دار شکلی در فاز مارتنزیتی خود باشد، به راحتی به شکل جدیدی تغییر شکل می­دهد. با این حال، هنگامی که آلیاژ از طریق دماهای استحاله خود گرم می­شود، به آستنیت باز می­ گردد و با نیروی زیادی شکل قبلی خود را بازیابی می­کند. این فرآیند به حافظه شکلی معروف است.

رایج­ترین آلیاژهای حافظه ­دار شکلی، مس- آلومینیوم- نیکل و نیکل- تیتانیوم (NiTi) هستند، اما SMA­ها همچنین می­توانند با آلیاژی کردن روی، مس، طلا و آهن ایجاد شوند. اگرچه SMA­های پایه آهن و مس، مانند Fe-Mn-Si، Cu-Zn-Al و Cu-Al-Ni به صورت تجاری در دسترس هستند و ارزان­تر از NiTi هستند، SMA­های پایه NiTi به دلیل داشتن کاربردهای بیشتر و حیاتی­تر، پایداری و عملی بودن و همچنین عملکرد ترمو مکانیکی برتر آنها ارجحیت دارند.

SMA­ها می­توانند در دو فاز مختلف، با سه ساختار کریستالی مختلف (مانند مارتنزیت دوقلو، مارتنزیت دوتایی، و آستنیت) و شش استحاله ممکن وجود داشته باشند. آلیاژهای حافظه­دار شکلی پایه NiTi، بخشی از کاربردهای مختلف در صنعت هوافضا، سازه­ های عمرانی، لوازم پزشکی و خودرو را پوشش می­دهند. خواص متمایز آلیاژهای حافظه­دار شکلی شامل شبه الاستیسیته، ظرفیت میرایی، عملکرد زیستی، زیست سازگاری و عمر خستگی طولانی مدت است. البته این آلیاژها دارای معایبی مانند استحکام پایین در دماهای بالاتر و حساسیت خواص مواد در طول ساخت هستند. همچنین ماشینکاری معمولی آلیاژهای حافظه ­دار پایه NiTi به دلیل چقرمگی بالاتر، سخت شدن کرنش شدید و سخت شدن خستگی بسیار سخت است.

در یک مطالعه جدید، فرآیندهای ساخت، انواع سیال برش، ماشینکاری و عملیات پیرسازی آلیاژهای حافظه ­دار شکلی بررسی شده است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785322060047