Liga tal-Memorja tal-Forma ta 'NITINOL
It-titanju tan-nikil, magħruf ukoll bħala nitinol, huwa liga tal-metall ta 'nikil u titanju, fejn iż-żewġ elementi huma preżenti f'perċentwali atomiċi bejn wieħed u ieħor ugwali. Ligi differenti huma msemmija skond il-persentaġġ tal-piż tan-nikil; eż., nitinol 55 u nitinol 60.
Ligi Nitinol juru żewġ proprjetajiet relatati mill-qrib u uniċi: l-effett tal-memorja tal-forma u superelasticity (imsejħa wkoll pseudoelasticity). Il-memorja tal-forma hija l-abbiltà tan-nitinol li jgħaddi minn deformazzjoni f'temperatura waħda, jibqa 'fil-forma deformata tiegħu meta titneħħa l-forza esterna, u mbagħad jirkupra l-forma oriġinali u mhux deformata tiegħu meta ssaħħan 'il fuq mit-"temperatura tat-trasformazzjoni" tiegħu.
Kompost NiTi.
Il-proprjetajiet mhux tas-soltu ta’ Nitinol huma derivati minn trasformazzjoni ta’ fażi solida riversibbli magħrufa bħala trasformazzjoni martensitika bejn żewġ fażijiet tal-kristall martensite differenti, li teħtieġ 69–138 MPa (10,000–20,000 psi) ta’ stress mekkaniku.
F'temperaturi għoljin, nitinol jassumi struttura kubi sempliċi interpenetranti msemmija bħala austenite (magħrufa wkoll bħala l-fażi ġenitur). F'temperaturi baxxi, nitinol jittrasforma spontanjament fi struttura tal-kristall monoklinika aktar ikkumplikata magħrufa bħala martensite (fażi bint).[8] Hemm erba 'temperaturi ta' transizzjoni assoċjati mat-trasformazzjonijiet ta 'austenite-to-martensite u martensite-to-austenite. Tibda minn austenite sħiħa, il-martensite jibda jifforma hekk kif il-liga titkessaħ għall-hekk imsejħa temperatura tal-bidu tal-martensite jew Ms, u t-temperatura li fiha t-trasformazzjoni titlesta tissejjaħ it-temperatura tal-finitura tal-martensite, jew Mf. Meta l-liga tkun kompletament martensite u tkun soġġetta għat-tisħin, l-austenite tibda tifforma fit-temperatura tal-bidu tal-awstenite, As, u tispiċċa fit-temperatura tal-finitura tal-awstenite, Af.[9]
Istereżi termali tat-trasformazzjoni tal-fażi ta 'nitinol
Iċ-ċiklu tat-tkessiħ/tisħin juri istereżi termali. Il-wisa 'l-isteresi tiddependi fuq il-kompożizzjoni u l-ipproċessar preċiżi tan-nitinol. Il-valur tipiku tiegħu huwa firxa ta' temperatura li tifrex madwar 20–50 grad (36–90 grad F) iżda tista' titnaqqas jew tiġi amplifikata bil-liga[10] u l-ipproċessar.[11]
Kruċjali għall-proprjetajiet nitinol huma żewġ aspetti ewlenin ta 'din it-trasformazzjoni tal-fażi. L-ewwel huwa li t-trasformazzjoni hija "riversibbli", li jfisser li t-tisħin 'il fuq mit-temperatura tat-trasformazzjoni jerġa' lura l-istruttura tal-kristall għall-fażi ta 'austenite aktar sempliċi. It-tieni punt ewlieni huwa li t-trasformazzjoni fiż-żewġ direzzjonijiet hija istantanja.
L-istruttura tal-kristall ta 'Martensite (magħrufa bħala struttura monoklinika, jew B19') għandha l-abbiltà unika li tgħaddi minn deformazzjoni limitata f'xi modi mingħajr ma tkisser ir-rabtiet atomiċi. Dan it-tip ta 'deformazzjoni huwa magħruf bħala ġemellaġġ, li jikkonsisti mill-arranġament mill-ġdid ta' pjani atomiċi mingħajr ma jikkawża żlieq, jew deformazzjoni permanenti. Huwa kapaċi jgħaddi minn madwar 6-8% razza b'dan il-mod. Meta l-martensite jinbidel għal austenite bit-tisħin, l-istruttura austenitika oriġinali tiġi restawrata, irrispettivament minn jekk il-fażi tal-martensite kinitx deformata. Għalhekk il-forma tal-fażi tal-awstenite b'temperatura għolja hija "mfakkar," anke jekk il-liga hija deformata ħafna f'temperatura aktar baxxa.[12]
Veduta 2D tal-istruttura kristallina tan-nitinol matul iċ-ċiklu tat-tkessiħ/tisħin
Ħafna pressjoni tista' tiġi prodotta billi tiġi evitata r-riverżjoni ta' martensite deformat għal austenite-minn 240 MPa (35,000 psi) għal, f'ħafna każijiet, aktar minn 690 MPa (100,000 psi) ). Waħda mir-raġunijiet li nitinol jaħdem tant biex jerġa 'lura għall-forma oriġinali tiegħu hija li mhuwiex biss liga tal-metall ordinarja, iżda dak li hu magħruf bħala kompost intermetalliku. F'liga ordinarja, il-kostitwenti huma pożizzjonati b'mod każwali fil-kannizzata tal-kristall; f'kompost intermetalliku ordnat, l-atomi (f'dan il-każ, nikil u titanju) għandhom postijiet speċifiċi ħafna fil-kannizzata.[13] Il-fatt li nitinol huwa intermetalliku huwa fil-biċċa l-kbira responsabbli għall-kumplessità ta 'tagħmir tal-fabbrikazzjoni magħmul mil-liga.
Applikazzjonijiet
Paperclip tan-nitinol mgħawweġ u rkuprat wara li tqiegħed f'ilma sħun
Hemm erba' tipi ta' applikazzjonijiet użati b'mod komuni għan-nitinol:
Irkupru b'xejn
Nitinol huwa deformat f'temperatura baxxa, jibqa 'deformat, u mbagħad jissaħħan biex jirkupra l-forma oriġinali tiegħu permezz tal-effett tal-memorja tal-forma.
Irkupru ristrett
Simili għall-irkupru ħieles, ħlief li l-irkupru jiġi evitat b'mod riġidu u għalhekk jiġi ġġenerat stress.
Produzzjoni tax-xogħol
Il-liga titħalla tirkupra, iżda biex tagħmel hekk trid taġixxi kontra forza (għalhekk tagħmel xogħol).
Superelastiċità
Nitinol jaġixxi bħala rebbiegħa super permezz tal-effett superelastiku.
Materjali superelastiċi jgħaddu minn trasformazzjoni kkaġunata mill-istress u huma komunement rikonoxxuti għall-proprjetà tagħhom "memorja tal-forma". Minħabba s-superelastiċità tiegħu, il-wajers NiTi juru effett "elastokaloriku", li huwa tisħin/tkessiħ ikkawżat mill-istress. Wajers NiTi bħalissa qegħdin taħt riċerka bħala l-aktar materjal promettenti għat-teknoloġija. Il-proċess jibda bit-tagħbija tat-tensjoni fuq il-wajer, li tikkawża fluwidu (fi ħdan il-wajer) li jgħaddi għal HHEX (iskambjatur tas-sħana sħun). Fl-istess ħin, is-sħana se tiġi mkeċċija, li tista 'tintuża biex issaħħan l-inħawi. Fil-proċess bil-maqlub, il-ħatt tat-tensjoni tal-wajer iwassal għal fluwidu li jgħaddi lejn CHEX (iskambjatur tas-sħana kiesħa), li jikkawża li l-wajer NiTi jassorbi s-sħana mill-inħawi. Għalhekk, it-temperatura ta 'l-inħawi tista' titnaqqas (mkessaħ).
L-apparati elastokaloriċi ħafna drabi huma mqabbla ma 'apparati manjetokaloriċi bħala metodi ġodda ta' tisħin/tkessiħ effiċjenti. Apparat elastokaloriku magħmul b'wajers NiTi għandu vantaġġ fuq apparat manjetokaloriku magħmul bil-gadolinju minħabba l-qawwa speċifika tat-tkessiħ tiegħu (f'2 Hz), li hija 70X aħjar (7 kWh/kg vs 0.1 kWh/kg). Madankollu, apparat elettrokaloriku magħmul b'wajers NiTi għandhom ukoll limitazzjonijiet, bħall-ħajja qasira tal-għeja tiegħu u d-dipendenza fuq forzi kbar tat-tensjoni (li jikkunsmaw l-enerġija).
