Materiale cu Memoria Formei

Principii generale ale aliajelor cu memoria formei

Aliajele cu memoria formei sunt componente metalice care pot memora o anumită formă impusă, iar după ce sunt îndoite, strânse sau suferă alte deformări mecanice, pot reveni la forma initială cea impusă sub actiunea unei anumite temperaturi.

Efectul memoriei formei se datorează unui fenomen cunoscut ca transformarea termoelastică martensitică, care este reversibilă. Toate aliajele de acest tip prezintă două structuri cristaline, sau două faze dependente de temperatură:

- martensita se produce la temperaturi mai mici decât temperatura de transformare;

- austensita se produce la temperaturi mai mari decât temperatura de transformare;

Aliajele cu memoria formei în forma austensită sunt destul de puternice și tari, pe când cele în forma martensitică sunt moi și ductile și pot fi ușor deformabile.

Proprietătile mecanice ale aliajelor cu memoria formei

De când a fost descoperit Ni – Ti s-au mai descoperit și alte aliaje. Cu toate acestea doar două tipuri de SMA, aliaje bazate pe cupru și nichel sunt considerate că au șanse să poată fi utilizate în aplicatiile ingineresti. Aliajul bazat pe cupru, cum ar fi Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Si, Cu-Zn-Sn, Cu-Sn, Cu-Zn, Mn-Cu au o rată mai mare în care își pot schimba temperatura. În ciuda costului mare și a procesului complicat de fabricatie, aliajul Ni – Ti are multe caracteristici unice, comparativ cu alte aliaje, care îl fac singurul aliaj cu memoria formei utilizabil.

- Beneficiile esentiale ale aliajului Ni – Ti sunt următoarele:

- memoria formei initiale ridicată până la 8% (aliajul bazat pe Cu până la 5%);

- foarte bună memorie a formei/caracteristici superelastice (doar după tratamente termomecanice);

- ductibilitate înaltă (60% posibilitate de lucru la rece);

- rezistente excelente împotriva coroziunii și a frecării;

- rezistentă electrică relativ mare;

- compatibilitate biomedicală.

Materialele din aliaj SMA pot fi semifabricate în bare, fibre sau fire, tubulatură, folii sau fibre subtiri.

Proprietătile mecanice ale aliajelor cu memoria formei sunt determinate, în mare parte, de către compozitia lor, care le permite să se adapteze ușor pentru a se potrivi mai multor aplicatii diferit.

Tabelul 1. Proprietătile mecanice ale aliajelor cu memoria formei

Proprietăti Ni-Ti Cu-Zn-Al Cu-Al-Ni

Temperatura de topire (0C) 1,300 950-1,020 1,000-1,050

Densitate (g cm) 6.45 7.64 7.12

Rezistivitate 70-100 8.5-9.7 13-Nov

Conductivitate termică 18 120 30-43

Modulul Young (Gpa) 83(austensită) 72(faze beta) 85(faze beta)

26-48 (martensită) 70 (martensită) 80( martensită)

Forta Yield (Mpa) 195-690(austensită) 350 (faze beta) 400 (faze beta)

70-140 (martensită) 80 ( martensită) 30 (martensită)

Ultima rezistentă la tractiune 895 600 500-800

Memoria formei initiale (% maximă) 8.5 4 4

Raza de transformare (0C) 200-110 <120 <200

Transformarea histerezică (0C) 30-50 15-25 15-20

Ceramica cu memoria formei (SMC)

Efectul memoriei formei poate fi deasemenea găsit şi la materialele ceramice. Ceramicele cu memoria formei(SMC) pot fi clasificate ca vascoelastice, martensitica, feroelectronice, sau feromagnetice în funcţie de mecanismul lor de activare. Ceramica cu memoria formei(SMC) poate tolera operaţii cu temperaturi mult mai ridicate decât alte material cu memoria formei, dar puterea lor de recuperare este destul de mică. Pe de altă parte acţionarea prin câmp electric, de exemplu, poate fi mult mai mare decât prin căldură.