घर › धन › किसी भी आकार स्मृति प्रभाव के साथ. आकार स्मृति प्रभाव

किसी भी आकार स्मृति प्रभाव के साथ. आकार स्मृति प्रभाव

प्रभाव बाहरी तनाव और तापमान परिवर्तन के प्रभाव में, एक अनलोडेड सामग्री की विरूपण (10-15%) जमा करने की क्षमता है, जो या तो गर्म होने पर या बाहरी तनाव (सुपरइलास्टिसिटी) को हटाने की प्रक्रिया के दौरान उलटा हो सकता है। विरूपण सक्रिय लोडिंग के तहत जमा हो सकता है, साथ ही जब एकअक्षीय या कतरनी तनाव के प्रभाव में मिश्र धातु का तापमान बदलता है। ऐसी सामग्री के लिए एक विशिष्ट संचालन चक्र चित्र 1 में प्रस्तुत किया गया है। चरण बी-सी (चित्रा 1) पर विरूपण मार्टेंसाइट क्रिस्टल (मार्टेंसिटिक इनैलास्टिसिटी का प्रभाव) के पुनर्संरचना के कारण जमा होता है और लोड हटाए जाने के बाद भी बना रहता है। आकार स्मृति प्रभाव चरण सी-डी (चित्रा 1) में ही प्रकट होता है, जहां सामग्री स्वतंत्र रूप से अपने आकार को बहाल करती है और महत्वपूर्ण ताकत विकसित कर सकती है।

चित्र 1 - आकार स्मृति प्रभाव (ए-डी) और तापमान टी (ई) पर मार्टेंसाइट क्यू के वॉल्यूम अंश की निर्भरता के साथ एक छड़ी के विरूपण की योजना।

आकार स्मृति मिश्र धातु, टाइटेनियम निकलाइड के अलावा, AuCd, Cu-Al-Zn, AgCd, आदि शामिल हैं। आकार स्मृति प्रभाव मार्टेंसिटिक परिवर्तनों पर आधारित है, जो शुरुआत और अंत के तापमान की कमजोर निर्भरता की विशेषता है। तापमान परिवर्तन की दर पर परिवर्तन, अक्सर परिवर्तन की प्रकृति प्रतिवर्ती होती है, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं और अन्य संकेतों के तापमान के बीच एक ध्यान देने योग्य विसंगति (हिस्टैरिसीस)। उच्च तापमान वाले संशोधन को आमतौर पर ऑस्टेनाइट कहा जाता है, और कम तापमान वाले संशोधन को मार्टेंसाइट कहा जाता है (चित्र 1)। मार्टेंसिटिक परिवर्तनों का तापमान दृढ़ता से मिश्र धातुओं की रासायनिक संरचना, उनके थर्मल और यांत्रिक उपचार पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, टाइटेनियम निकलाइड का विशिष्ट तापमान 30-80 डिग्री सेल्सियस की सीमा में होता है, जो शायद ही कभी इस सीमा से अधिक होता है, लेकिन लोहे के साथ मिश्रधातु उन्हें लगभग 150-200 डिग्री सेल्सियस तक कम कर देता है, यानी -170…-70 डिग्री सेल्सियस तक। .

मार्टेंसिटिक परिवर्तनों की गतिशीलता में एक स्पष्ट हिस्टैरिसीस (चित्रा 1ई) है। यदि सामग्री को ऑस्टेनिटिक अवस्था से ठंडा किया जाता है, तो प्रारंभ में कोई चरण परिवर्तन नहीं होता है। हालाँकि, एक निश्चित विशिष्ट तापमान से शुरू होकर, जिसे आमतौर पर एमएस द्वारा दर्शाया जाता है, पहले मार्टेंसाइट क्रिस्टल दिखाई देते हैं, इसलिए, सामग्री की मात्रा में मार्टेंसाइट चरण का अनुपात बढ़ जाता है। आगे ठंडा होने पर, उनका आकार और संख्या तब तक बढ़ जाती है जब तक कि क्रिस्टल Mf तापमान पर संपूर्ण आयतन नहीं भर देते। इस तरह के परिवर्तन को प्रत्यक्ष कहा जाता है और, बाहरी भार की उपस्थिति में, बड़े विरूपण (परिवर्तन प्लास्टिसिटी प्रभाव) की उपस्थिति के साथ होता है। बाद में गर्म करने पर, तापमान ए से शुरू होकर, मार्टेंसाइट ऑस्टेनाइट में बदलना शुरू हो जाता है। इस मामले में, संचित विकृति धीरे-धीरे गायब होने लगती है जब तक कि तापमान ए एफ से ऊपर नहीं बढ़ जाता और आकार बहाल नहीं हो जाता।

ऐसे मिश्र धातुओं का उपयोग बायोमेडिकल प्रत्यारोपण के रूप में किया जाता है: स्टेंट, ऑर्थोडॉन्टिक तार, फिल्टर, फिक्सेटर, ऑस्टियोसिंथेसिस ब्रैकेट, प्लेट इत्यादि। .

चिकित्सा में एसएमई के साथ मिश्र धातुओं का उपयोग करते समय, यह आवश्यक है कि वे न केवल यांत्रिक कार्यों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करें, बल्कि रासायनिक विश्वसनीयता (जैविक वातावरण में गिरावट का प्रतिरोध, अपघटन, विघटन, संक्षारण का प्रतिरोध), जैविक विश्वसनीयता (जैविक अनुकूलता) भी सुनिश्चित करें। विषाक्तता, कैंसरजन्यता, रक्त के थक्कों और एंटीजन के गठन के प्रतिरोध की कमी)। साधारण धातु तत्वों का प्रबल विषैला प्रभाव होता है, लेकिन अन्य तत्वों के साथ संयोजन में विषाक्तता के परस्पर क्षीण होने का प्रभाव पाया जाता है। हालाँकि, आयनों के निर्माण से अधिक महत्वपूर्ण धातुओं की सतह पर दिखाई देने वाली निष्क्रिय फिल्मों की घुलनशीलता है। उदाहरण के लिए, जैविक सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने वाले क्रोमियम-निकल मिश्र धातु, कोबाल्ट-क्रोम मिश्र धातु, शुद्ध Ti, Ti-6Al-4V मिश्र धातु [% (at.)] में ऐसे तत्व होते हैं जिनका सरल तत्वों के रूप में एक मजबूत विषाक्त प्रभाव होता है, लेकिन निष्क्रियता जैविक जीवों के संपर्क में बनने वाली फिल्में काफी स्थिर होती हैं।

प्रत्येक धातु और मिश्र धातु की अपनी क्रिस्टल जाली, वास्तुकला और आयाम होते हैं।
जो कड़ाई से निर्दिष्ट हैं। कई धातुओं के लिए, तापमान और दबाव में परिवर्तन के साथ, जाली नहीं बनती है
वही रहता है और एक क्षण आता है जब उसका पुनर्गठन होता है। ऐसा बदलाव
क्रिस्टल जाली का प्रकार - बहुरूपी परिवर्तन - दो द्वारा किया जा सकता है
तौर तरीकों:
1) उच्च परमाणु गतिशीलता के साथ प्रसार के कारण उच्च तापमान पर;
2) परमाणुओं की सामूहिक, समन्वित गति के कारण कम तापमान पर, जो
मिश्र धातु के आयतन के आकार में परिवर्तन होता है (प्रसार-मुक्त कतरनी थर्मोइलास्टिक मार्च-
एक नए क्रिस्टल जाली - मार्टेंसाइट) के निर्माण के साथ तन्य परिवर्तन।
ऑस्टेनिटिक अवस्था में उच्च तापमान पर, मिश्र धातु में एक घन जाली होती है।
ठंडा होने पर, मिश्र धातु मार्टेंसिटिक चरण में गुजरती है, जिसमें जाली कोशिकाएं बन जाती हैं
बेवेल्ड समान्तर चतुर्भुज के साथ। गर्म होने पर, ऑस्टेनाइट चरण बहाल हो जाता है, और इसके साथ
"मेमोरी" आकार के साथ मिश्र धातु उत्पाद का मूल आकार भी बहाल किया जाता है।
मार्टेंसिटिक परिवर्तन क्रिस्टल पुनर्गठन की मूलभूत विधियों में से एक है
प्रसार की अनुपस्थिति में जाली, स्टील्स, शुद्ध धातुओं, अलौह की विशेषता
मिश्र धातु, अर्धचालक, पॉलिमर।
"मेमोरी" प्रभाव - क्रिस्टल के मूल आकार और आकार की बहाली
थर्मोइलास्टिक मार्टेंसिटिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप विरूपण के दौरान उनके परिवर्तन
एक निश्चित व्यवस्था के अनुसार ताप उपचार के दौरान।
आकार में परिवर्तन मार्टेंसिटिक परिवर्तन की मुख्य विशेषता है, जो प्रभाव से जुड़ा है
मिश्रधातु की "स्मृति" का प्रभाव, एक आवश्यक शर्त है, लेकिन "स्मृति" की अभिव्यक्ति के लिए पर्याप्त नहीं है।
मार्टेंसाइट क्रिस्टल की मुक्त ऊर्जा प्रारंभिक चरण की तुलना में कम होती है, जो उत्तेजित करती है
मार्टेंसिटिक संक्रमण का विकास। इंटरफ़ेस की उपस्थिति के कारण संक्रमण धीमा हो गया है
पुराने और नए चरण और बढ़ती मुक्त ऊर्जा। मार्टेंसिटिक चरण के बढ़ते क्रिस्टल
आसपास के आयतन को विकृत कर देता है, जो इसका प्रतिरोध करता है। प्रत्यास्थ ऊर्जा प्रकट होती है
आगे क्रिस्टल वृद्धि को रोकना। जब यह ऊर्जा प्रत्यास्थ सीमा से अधिक हो जाती है
अतिथि, सामग्री का तीव्र विरूपण चरण सीमा के आसपास होता है और
क्रिस्टल का विकास रुक जाता है. स्टील्स में यह प्रक्रिया लगभग तुरंत (व्यक्तिगत) होती है
मार्टेंसाइट क्रिस्टल अंतिम आकार तक बढ़ते हैं)।
मार्टेंसाइट का ऑस्टेनाइट में विपरीत संक्रमण (उच्च तापमान चरण, प्रसार-मुक्त)।
जाली का कतरनी पुनर्गठन कठिन है), खुले चूल्हे में, उच्च तापमान पर होता है
ऑस्टेनाइट क्रिस्टल अपने मूल रूप में परिवर्तित हुए बिना एक छलनी पर उगते हैं (परमाणु उनके अंदर नहीं गिरते हैं)
पिछले स्थान)।
"मेमोरी" वाली मिश्रधातुओं में, ठंडा होने पर, मार्टेंसाइट क्रिस्टल धीरे-धीरे बढ़ते हैं
गर्म करने पर धीरे-धीरे गायब हो जाते हैं, जो इंटरफ़ेस के गतिशील संतुलन को सुनिश्चित करता है
उनके और प्रारंभिक चरण के बीच। ठंडा होने पर चरणों के बीच की सीमा समान व्यवहार करती है
हीटिंग और हीटिंग को क्रमशः लोड लगाने और हटाकर बदलें - थर्मोइलास्टिक
किसी ठोस में चरणों का संतुलन।
थर्मोइलास्टिक मार्टेंसिटिक परिवर्तन आकार में प्रतिवर्ती परिवर्तन के साथ होता है
ऑस्टेनाइट क्रिस्टल, जो मुख्य रूप से धातुओं की "स्मृति" प्रदान करते हैं।
56 बुद्धिमान पॉलिमर सामग्री (आईपीएम)
थर्मोइलास्टिक मार्टेंसिटिक परिवर्तन का प्रत्यक्ष परिणाम प्रतिवर्ती है
आवधिक शीतलन और ताप (थर्मल) के परिणामस्वरूप ठोस के आकार में परिवर्तन
इंजन)। "मेमोरी" वाली धातुएँ (उदाहरण के लिए, नाइटिनोल) अपने मूल को "याद" रखती हैं
नमूने के प्रारंभिक विरूपण के बाद गर्म होने पर आकार।
1960 के दशक के अंत तक. भौतिक अनुसंधान और तकनीकी का क्षेत्र
मिश्रधातुओं में आकार "स्मृति" प्रभाव का अनुप्रयोग।
मार्टेंसिटिक परिवर्तन के साथ सैकड़ों मिश्र धातुएं हैं, लेकिन मिश्र धातुओं की संख्या जहां प्रभाव डालती है
प्रपत्र की "स्मृति" का व्यावहारिक महत्व बहुत कम है। सामूहिक आंदोलन
एक निश्चित दिशा में परमाणु, सहज (मार्टेन्सिटिक) के साथ
न्यू) सामग्री का विरूपण (जाली पुनर्व्यवस्था), जिसमें निकटता और अंतर-परमाणु
परमाणुओं के बंधन टूटे नहीं हैं (उनकी पिछली स्थिति में लौटने की संभावना बनी रहती है,
मूल रूप में), केवल कुछ शर्तों के तहत होता है। किसी व्यक्ति की "स्मृति"।
क्रिस्टल अभी तक मिश्र धातु की पूरी मात्रा की स्मृति नहीं है, जिसमें आमतौर पर पॉलीक्रिस्टलाइन होती है
व्यक्तिगत संरचना.
अलग-अलग क्रिस्टलीय (अनाज) उनके क्रिस्टल जाली के अभिविन्यास में भिन्न होते हैं।
मार्टेन्सिटिक परिवर्तन के दौरान परमाणुओं का स्थानांतरण कुछ निश्चित तलों के साथ जाली में होता है।
हड्डियाँ और दिशाएँ। दानों की अलग-अलग दिशा के कारण प्रत्येक दाने में कतरनी होती है
अलग-अलग दिशाओं में और, व्यक्तिगत क्रिस्टल के महत्वपूर्ण विरूपण के बावजूद,
समग्र रूप से नमूने के आकार में कोई उल्लेखनीय परिवर्तन नहीं होता है। ऐसा तब होता है जब
यदि क्रिस्टल एक ही दिशा में उन्मुख हों। नियंत्रण बल, जो, जब मार्च-
टेंसाइट परिवर्तन क्रिस्टल के अधिमान्य संगठन को व्यवस्थित करता है, है
बाहरी भार.
मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान, परमाणु बाहरी दिशा में चलते हैं
लोड (पूरा नमूना विरूपण का अनुभव करता है)। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है
संपूर्ण सामग्री अंतर-परमाणु को तोड़े बिना बल की दिशा में विकृत नहीं होगी
बंधन और परमाणुओं की निकटता का उल्लंघन। गर्म होने पर, वे अपनी मूल स्थिति में लौट आते हैं,
सामग्री की संपूर्ण मात्रा के मूल आकार को बहाल करना।
"मेमोरी" प्रभाव थर्मोइलास्टिक चरण संतुलन और नियंत्रण क्रिया पर आधारित है
भार. मिश्रधातुओं का विशेष थर्मोमैकेनिकल प्रसंस्करण सूक्ष्म बनाता है-
तनाव, जिसकी क्रिया मार्टेंसिटिक संक्रमण के दौरान बाहरी क्रिया के समान होती है
भार. ठंडा होने पर, गर्म करने पर मिश्रधातु स्वतः ही एक आकार ले लेती है
मूल स्थिति में वापस आ जाता है (ठंडा होने पर प्लेट एक रिंग में बदल जाती है, गर्म होने पर -
घूम जाता है या इसके विपरीत)।
आकार स्मृति वाली सामग्री सुपरप्लास्टिकिटी (महत्वपूर्ण डी-) प्रदर्शित कर सकती है
संरचनाएं, जब मार्टेंसिटिक परिवर्तन बाहरी भार के अनुप्रयोग के कारण होता है, और
ठंडा करके नहीं, जिसका उपयोग स्प्रिंग शॉक अवशोषक और बैटरी बनाने के लिए किया जाता है
यांत्रिक ऊर्जा), उच्च चक्रीय शक्ति होती है (कोई संचय नहीं होता है)।
संरचनात्मक दोष) और यांत्रिक ऊर्जा को नष्ट करने की उच्च क्षमता (खुले चूल्हे के साथ)।
छलनी परिवर्तन, क्रिस्टल जाली का पुनर्गठन रिहाई के साथ होता है
या ऊष्मा अवशोषण, यदि कोई बाहरी भार मार्टेंसिटिक परिवर्तन का कारण बनता है, तो
यांत्रिक ऊर्जा तापीय ऊर्जा में बदल जाती है; स्मृति प्रभाव के साथ एक प्रक्रिया भी देखी जाती है
ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित करना)।
स्मृति के साथ धातुओं के आकार में परिवर्तन (आवधिक तापमान परिवर्तन के साथ)।
शक्तिशाली अंतरपरमाणु शक्तियों की अभिव्यक्ति के साथ। सामग्री का विस्तार दबाव
यह प्रकार 7 टन/सेमी2 तक पहुँच जाता है। सामग्री के प्रकार के आधार पर, विभिन्न आकार के उत्पाद
और विन्यास मोड़ना, विस्तार करना, मोड़ना (आकार को प्रोग्राम किया जा सकता है)।
आकार स्मृति धातुओं में मिश्रधातु नाइटिनोल, नाइटिनोल-55 (लोहे के साथ), निकलाइड शामिल हैं
टाइटेनियम वीटीएन-27, टाइटेनियम मिश्र धातु वीटी-16, वीटी23 (एक विशेष शासन के अनुसार गर्मी उपचार, 2-3 में)
टाइटेनियम निकलाइड से कई गुना सस्ता और 1.5 गुना हल्का), 28-34% मैंगनीज और टाइटेनियम पर आधारित एक मिश्र धातु
5-7% सिलिकॉन, टेरफेनॉल (मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव मिश्र धातु, कम आवृत्तियों पर कंपन को कम करता है)
कंपन).
स्मार्ट पॉलिमर सामग्री (आईपीएम) 57
मैंगनीज-आधारित मिश्र धातुओं की तापमान सीमा अधिकतम तापीय संवेदनशीलता होती है
20-40 डिग्री सेल्सियस पर कोमलता और तापमान सीमा में वांछित आकार बहाल करें
-100 से 180 डिग्री सेल्सियस
Cu-Zn- प्रणाली के मिश्र धातु पाउडर धातु विज्ञान (फुकुडा मेटल कंपनी) द्वारा प्राप्त किए गए थे।
सिंटरिंग द्वारा आकार स्मृति प्रभाव के साथ अल (700 एमपीए, 900 डिग्री सेल्सियस, 0.1 डब्ल्यूटी.% एल्यूमीनियम फ्लोराइड
Cu-Zn (70:30), Cu-Al (50:50) और तांबा मिश्र धातु (अनाज का आकार 20-100 μm) के पाउडर। मिश्र धातु
10% खींचने के बाद अपना आकार पुनः प्राप्त कर लेता है।
ठंडा होने पर, मिश्र धातु मार्टेंसिटिक चरण में गुजरती है, जिसमें परिवर्तन के लिए धन्यवाद
क्रिस्टल जाली कोशिकाओं के ज्यामितीय मापदंडों के आधार पर, यह प्लास्टिक बन जाता है और कब
यांत्रिक प्रभाव, "मेमोरी" (नाइटिनोल, आदि) के साथ मिश्र धातु से बना उत्पाद दिया जा सकता है
वस्तुतः कोई भी विन्यास जो तापमान तक बनाए रखा जाएगा
उस महत्वपूर्ण मान से अधिक हो जाएगा जिस पर मार्टेंसिटिक चरण ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल हो जाता है,
उत्पाद के मूल आकार की बहाली के साथ मिश्र धातु ऑस्टेनिटिक चरण में गुजरती है। तथापि,
विकृतियाँ 7-8% से अधिक नहीं होनी चाहिए, अन्यथा आकार पूरी तरह से बहाल नहीं होगा।
नितिनोल मिश्र धातु विकसित की गई है जो एक साथ उत्पादों के आकार को "याद" रखती है,
उच्च और निम्न तापमान के अनुरूप। नाइटिनोल मिश्रधातु में स्मृति प्रभाव
स्पष्ट रूप से परिभाषित, और तापमान सीमा को गैर-से सीमा में सटीक रूप से समायोजित किया जा सकता है
हालाँकि, कितनी डिग्री से लेकर दसियों डिग्री तक, मिश्रधातु में संशोधित तत्वों का परिचय
चक्रीयता मार्जिन, नियंत्रित विकृतियों (पुनरावृत्तियों) की संख्या 2000 से अधिक नहीं है,
जिसके बाद मिश्र धातुएँ अपने गुण खो देती हैं।
प्रवाहकीय फाइबर 50 माइक्रोन मिश्र धातु के व्यास वाले फिलामेंट्स से बनते हैं
टाइटेनियम और निकल नैनोकणों के साथ, 5 मिलियन पुनरावृत्तियों में लंबाई को 12-13% तक बदलें और
कृत्रिम मांसपेशियों में उपयोग किया जाता है। नैनो मसल एक्चुएटर, नैनो
मसल, यूएसए, जॉनसन इलेक्ट्रिक, केएचपी, 2003) की तुलना में एक हजार गुना अधिक शक्ति विकसित करता है
मानव मांसपेशियां और सक्रियण गति पर एक इलेक्ट्रिक मोटर से 4000 गुना तेज
एक निश्चित गति से एक अवस्था से दूसरी अवस्था में सहज संक्रमण के साथ 0.1 सेकंड (माइक
रोप्रोसेसर नियंत्रण)।
मैग्नेटोमैकेनिकल मेमोरी वाली सामग्री विकसित की गई है (मैग्नेटोइलास्टिक मार्टेंसिटिक)।
संक्रमण सीधे चुंबकीय क्षेत्र द्वारा या तापमान के संयोजन में प्रेरित होता है
और लोड) और इलेक्ट्रोमैकेनिकल मेमोरी (मार्टेंसिटिक परिवर्तन के साथ है)।
गुणों में गुणात्मक परिवर्तन, चालक-अर्धचालक, अनुचुंबकीय-लौह संक्रमण
रोममैग्नेट), जो रेडियो इंजीनियरिंग उद्देश्यों के लिए एमआई एक्चुएटर्स बनाने का वादा कर रहा है
रडार हस्ताक्षर को कम करने के लिए।

ऐसी कई धातु सामग्री (धातु मिश्र धातु) हैं जो प्रारंभिक विरूपण के बाद अपने मूल आकार में वापस आ सकती हैं - तथाकथित। आकार स्मृति वाली धातुएँ।

विवरण:

बाहरी दुनिया की घटनाओं के बारे में लोगों की बुनियादी धारणाओं में से एक धातु उत्पादों और संरचनाओं की स्थायित्व और विश्वसनीयता है जो लंबे समय तक अपने कार्यात्मक स्वरूप को बनाए रखते हैं, जब तक कि निश्चित रूप से, वे सुपरक्रिटिकल प्रभावों के अधीन न हों। हालाँकि, कई धातु सामग्री (धातु मिश्र धातु) हैं जो प्रारंभिक विरूपण के बाद अपने मूल आकार में लौटने में सक्षम हैं - तथाकथित। धातुओंआकार स्मृति के साथ.

आकार स्मृति प्रभाव गर्म होने पर अपने मूल आकार में लौटने की घटना है, जो प्रारंभिक विरूपण के बाद कुछ धातु सामग्री में देखी जाती है।

आकार स्मृति प्रभाव को समझने के लिए, इसकी अभिव्यक्ति को एक बार देखना पर्याप्त है:

1. एक धातु का तार है;

2. यह तार मुड़ा हुआ होता है;

3. हम तार को गर्म करना शुरू करते हैं;

4. गर्म करने पर तार सीधा हो जाता है और अपना मूल आकार पुनः प्राप्त कर लेता है।

आकार स्मृति प्रभाव सख्ती से बनाए रखी गई रासायनिक संरचना के साथ मिश्र धातु के ग्रेड पर निर्भर करता है। मार्टेंसिटिक परिवर्तनों का तापमान इस पर निर्भर करता है। आकार स्मृति प्रभाव केवल थर्मोइलास्टिक मार्टेंसिटिक परिवर्तनों के दौरान प्रकट होता है और कई मिलियन चक्रों तक हो सकता है।

प्रारंभिक ताप उपचार द्वारा मिश्र धातु के आकार स्मृति प्रभाव को बढ़ाया जा सकता है। विपरीत आकार स्मृति प्रभाव संभव है, जब आकार स्मृति वाली धातु एक आकार को एक तापमान पर और दूसरे को दूसरे तापमान पर "याद" रखती है।

निम्नलिखित धातुओं और उनके मिश्र धातुओं में अलग-अलग डिग्री तक आकार की स्मृति होती है: Ni - Ti, Ni - Al, Ni - Co; टीआई - नायब; एयू - सीडी; फे - नी, फे - एमएन - सी; Cu - Al, Cu - Mn, Cu - Al - Ni, Cu - Zn - Al, आदि।

Fe - Mn - Si - सबसे सस्ती मिश्र धातु।

आकार स्मृति प्रभाव को लागू करने के लिए तंत्र:

1. प्रारंभिक अवस्था में, सामग्री में एक निश्चित संरचना होती है (आकृति में नियमित वर्गों द्वारा दर्शाया गया है)।

2. विकृत होने पर, सामग्री की बाहरी परतें खिंच जाती हैं, और आंतरिक परतें संकुचित हो जाती हैं। आकार स्मृति सामग्री में, मार्टेंसाइट थर्मोइलास्टिक है।

3. गर्म होने पर मार्टेंसिटिक प्लेटों की थर्मोइलास्टिसिटी दिखाई देने लगती है, यानी उनमें आंतरिक तनाव पैदा हो जाता है, जो संरचना को उसकी मूल स्थिति में लौटा देता है।

4. चूँकि बाहरी लम्बी प्लेटें संकुचित हो जाती हैं, और भीतरी चपटी प्लेटें खिंच जाती हैं, समग्र रूप से सामग्री विपरीत दिशा में आत्म-विरूपण से गुजरती है और अपनी मूल संरचना और इसके साथ अपने आकार को पुनर्स्थापित करती है।

आकार स्मृति प्रभाव की अभिव्यक्ति की प्रक्रिया में प्रत्यक्ष और रिवर्स मार्टेंसिटिक परिवर्तन शामिल होते हैं। मार्टेंसिटिक परिवर्तन एक बहुरूपी परिवर्तन है जिसमें क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की सापेक्ष व्यवस्था में परिवर्तन उनके क्रमबद्ध आंदोलन के माध्यम से होता है, और पड़ोसी परमाणुओं के सापेक्ष विस्थापन अंतर-परमाणु दूरी की तुलना में छोटे होते हैं।

प्रत्यक्ष मार्टेंसिटिक परिवर्तन से तात्पर्य उच्च तापमान वाले चेहरे-केंद्रित क्यूबिक चरण (ऑस्टेनाइट) से निम्न-तापमान वाले शरीर-केंद्रित क्यूबिक चरण (α-मार्टेंसाइट) में परिवर्तन से है। विपरीत परिवर्तन शरीर-केंद्रित घन चरण से चेहरा-केंद्रित घन चरण तक होता है।

टाइटेनियम निकलाइड:

अनुप्रयोग और अध्ययन के मामले में टाइटेनियम निकलाइड आकार स्मृति सामग्रियों में अग्रणी है।

निकलाइड टाइटेनियम 55 wt के साथ विषुवतीय संरचना का एक अंतरधात्विक यौगिक है। %नि. गलनांक 1240-1310˚C, घनत्व 6.45 ग्राम/सेमी3। टाइटेनियम निकलाइड की प्रारंभिक संरचना, एक स्थिर शरीर-केंद्रित घन जाली, विरूपण पर थर्मोइलास्टिक मार्टेंसिटिक परिवर्तन से गुजरती है।

निकलाइड टाइटेनियमहै:

– उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध,

– अधिक शक्ति,

– अच्छे आकार की स्मृति विशेषताएँ,

– रहन-सहन के साथ अच्छी अनुकूलता जीवों,

– सामग्री की उच्च भिगोना (शोर और कंपन अवशोषण) क्षमता।

मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी

उन्हें। एम.वी. लोमोनोसोवा

पदार्थ विज्ञान संकाय

विषय: "आकार स्मृति वाली सामग्री।"

एफएनएम का पांचवी वर्ष का छात्र

कारिवा आई.ई.

मॉस्को 2000

परिचय………………………………………………2

आकार स्मृति प्रभाव को लागू करने के लिए तंत्र…………3

आवेदन के क्षेत्र……………………………………………………..7

आकार स्मृति के साथ मिश्रधातु तैयार करना…………………….9

ह्रास…………………………………………………….10

निष्कर्ष………………………………………………………….11

सन्दर्भ…………………………………………………….12

परिचय।

आकार स्मृति सामग्री (एमएसएम) की खोज इस सदी के 60 के दशक के अंत में की गई थी। 10 वर्षों के भीतर (70 के दशक के अंत - 80 के दशक की शुरुआत में), वैज्ञानिक पत्रिकाओं में उनके उपयोग की विभिन्न संभावनाओं का वर्णन करने वाली कई रिपोर्टें छपीं। वर्तमान में, एमपीएफ के लिए कार्यात्मक गुण परिभाषित हैं: एक- और दो-तरफ़ा मेमोरी प्रभाव, छद्म- या सुपरलोच, उच्च भिगोना क्षमता।

एमपीएफ को पहले से ही शरीर में लंबे समय तक काम करने वाली सामग्री के रूप में चिकित्सा में व्यापक अनुप्रयोग मिल चुका है। वे उच्च लोचदार गुण प्रदर्शित करते हैं, तापमान परिवर्तन के साथ अपना आकार बदलने में सक्षम होते हैं और वैकल्पिक भार स्थितियों के तहत ढहते नहीं हैं। टाइटेनियम निकलाइड पर आधारित मिश्र धातुओं में होने वाले मार्टेंसिटिक-प्रकार के चरण परिवर्तनों की जटिल प्रकृति छिद्रपूर्ण संरचनाओं में स्पष्ट रूप से प्रकट होती है। ऐसे मिश्र धातुओं में चरण संक्रमण की विशेषता व्यापक हिस्टैरिसीस और एक लंबी तापमान सीमा होती है जिसमें सामग्री आकार स्मृति और सुपरलोच प्रभाव प्रदर्शित करती है। Ni-Ti पर आधारित मिश्र धातुओं के अलावा, मार्टेंसिटिक परिवर्तन मौजूद हैं, उदाहरण के लिए, Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al जैसी प्रणालियों में।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन तापमान और यांत्रिक गुणों के आधार पर, आकार मेमोरी मिश्र धातुओं में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है।

आकार स्मृति प्रभाव को लागू करने का तंत्र।

मार्टेंसाइट।

मार्टेंसाइट क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों की एक संरचना है जो ठंडा होने पर कतरनी, प्रसार-मुक्त बहुरूपी परिवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। इसका नाम जर्मन धातुविज्ञानी मार्टेंस (1850 - 1914) के नाम पर रखा गया। इस परिवर्तन के दौरान जाली विरूपण के परिणामस्वरूप, धातु की सतह पर एक राहत दिखाई देती है; आयतन में आंतरिक तनाव उत्पन्न होता है, और प्लास्टिक विरूपण होता है, जो क्रिस्टल की वृद्धि को सीमित करता है। वृद्धि दर 10 3 मीटर/सेकेंड तक पहुंचती है और यह तापमान पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए मार्टेंसाइट गठन की दर आमतौर पर क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन को सीमित करती है। आंतरिक तनावों का प्रतिकार क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन को चरणों के थर्मोडायनामिक संतुलन के बिंदु से काफी नीचे स्थानांतरित कर देता है और स्थिर तापमान पर परिवर्तनों को रोक सकता है; इसलिए, बनने वाली मार्टेंसाइट की मात्रा आमतौर पर बढ़ती सुपरकूलिंग के साथ बढ़ती है। चूँकि लोचदार ऊर्जा न्यूनतम होनी चाहिए, मार्टेंसाइट क्रिस्टल प्लेटों का रूप ले लेते हैं। प्लास्टिक विरूपण से आंतरिक तनाव से भी राहत मिलती है, इसलिए क्रिस्टल में कई अव्यवस्थाएं (10 12 सेमी -2 तक) होती हैं, या 100 - 1000 Å की मोटाई के साथ जुड़वाँ में टूट जाती हैं। इंट्राग्रेन सीमाएं और अव्यवस्थाएं मार्टेंसाइट को मजबूत करती हैं। मार्टेंसाइट शुद्ध धातुओं (Fe, Co, Ti, Zr, Li और अन्य) में कम तापमान वाले बहुरूपी परिवर्तनों का एक विशिष्ट उत्पाद है, उन पर आधारित ठोस समाधानों में, इंटरमेटेलिक यौगिकों (CuZn, Cu 3 Al, NiTi, V 3 Si) में , एयूसीडी)।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन।

यूटेक्टिक के करीब की संरचना वाले नी-टीआई इंटरमेटेलिक यौगिकों को कमरे के तापमान पर क्यूबिक (ऑस्टेनिटिक चरण) से मोनोक्लिनिक (मार्टेंसिटिक) चरण में संक्रमण की विशेषता है। ऐसे परिवर्तन आम तौर पर उच्च तनाव पर मिश्रधातुओं में होते हैं, लेकिन स्मृति प्रभाव या सुपरइलास्टिसिटी के परिणामस्वरूप, परिवर्तन कम तनाव पर भी हो सकते हैं। ऑस्टेनिटिक नी-टीआई मिश्र धातुएं मार्टेंसिटिक परिवर्तन के कारण यांत्रिक भार और तनाव (8%) के तहत सुपरइलास्टिक व्यवहार प्रदर्शित करती हैं। उतारने पर, मार्टेंसाइट अस्थिर हो जाता है और सभी मैक्रोस्कोपिक तनावों की भरपाई के साथ ऑस्टेनाइट में बदल जाता है।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन एक बहुरूपी परिवर्तन है जिसमें क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की सापेक्ष व्यवस्था में परिवर्तन उनके क्रमबद्ध आंदोलन के माध्यम से होता है, और पड़ोसी परमाणुओं के सापेक्ष विस्थापन अंतर-परमाणु दूरी की तुलना में छोटे होते हैं। सूक्ष्मक्षेत्रों में क्रिस्टल जाली का पुनर्गठन आम तौर पर इसकी कोशिका के विरूपण के कारण होता है, और मार्टेंसिटिक परिवर्तन का अंतिम चरण एक समान रूप से विकृत प्रारंभिक चरण होता है। विरूपण का परिमाण छोटा है (~1-10%) और, तदनुसार, ऊर्जा अवरोध जो प्रारंभिक चरण से अंतिम चरण तक एक समान संक्रमण को रोकता है, क्रिस्टल में बाध्यकारी ऊर्जा की तुलना में छोटा है। मार्टेंसिटिक परिवर्तन के लिए एक आवश्यक शर्त, जो एक मेटास्टेबल चरण में अधिक स्थिर चरण के क्षेत्रों के गठन और विकास के माध्यम से विकसित होती है, चरणों के बीच क्रमबद्ध संपर्क का संरक्षण है। एक समान चरण संक्रमण के लिए एक छोटे अवरोध के साथ इंटरफ़ेज़ सीमाओं की क्रमबद्ध संरचना उनकी कम ऊर्जा और उच्च गतिशीलता सुनिश्चित करती है। परिणामस्वरूप, नए चरण (मार्टेंसिटिक क्रिस्टल) के क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन के लिए आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा छोटी होती है और, चरण संतुलन से कुछ विचलन के साथ, प्रारंभिक चरण में मौजूद दोषों की ऊर्जा के बराबर हो जाती है। इसलिए, मार्टेंसिटिक क्रिस्टल का न्यूक्लियेशन उच्च दर पर होता है और थर्मल उतार-चढ़ाव की आवश्यकता नहीं होती है। मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका चरण सीमाओं के साथ क्रिस्टल जाली के लोचदार अनुकूलन के कारण उत्पन्न होने वाले आंतरिक तनाव द्वारा निभाई जाती है। लोचदार तनाव क्षेत्र पृथक, अविभाजित चरणों के लिए वास्तविक थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति के सापेक्ष अंतःक्रियात्मक चरणों के संतुलन बिंदु के विस्थापन का कारण बनते हैं; तदनुसार, जिस तापमान पर मार्टेंसिटिक परिवर्तन शुरू होता है वह वास्तविक संतुलन तापमान से काफी भिन्न हो सकता है। लोचदार तनाव ऊर्जा को कम करने की इच्छा मार्टेंसाइट क्रिस्टल की आकृति विज्ञान, आंतरिक संरचना और सापेक्ष स्थिति को निर्धारित करती है। नया चरण क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों के सापेक्ष एक निश्चित तरीके से उन्मुख पतली प्लेटों के रूप में बनता है। प्लेटें, एक नियम के रूप में, एकल क्रिस्टल नहीं हैं, बल्कि समतल-समानांतर डोमेन के पैकेज हैं - एक नए चरण के क्षेत्र जो क्रिस्टल जाली (जुड़वाँ) के अभिविन्यास में भिन्न होते हैं। विभिन्न डोमेन से वोल्टेज फ़ील्ड के हस्तक्षेप से उनका आंशिक विनाश होता है। नियमित रूप से व्यवस्थित प्लेटों के समूह के गठन से लोचदार क्षेत्रों में और कमी हासिल की जाती है। अर्थात्, मार्टेंसिटिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप, संरचनात्मक घटकों की व्यवस्था में एक अजीब पदानुक्रमित क्रम (असेंबली - प्लेट - डोमेन) के साथ एक पॉलीक्रिस्टलाइन चरण बनता है। कुछ शर्तों के तहत मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान आंतरिक तनाव में वृद्धि से दो-चरण थर्मोइलास्टिक संतुलन की स्थापना होती है, जो बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर विपरीत रूप से बदल जाती है: यांत्रिक भार के प्रभाव में या जब तापमान बदलता है, व्यक्तिगत क्रिस्टल के आकार और उनके संख्या परिवर्तन. मार्टेंसिटिक परिवर्तन कई क्रिस्टलीय सामग्रियों में पाए जाते हैं: शुद्ध धातु, कई मिश्र धातु, आयनिक, सहसंयोजक और आणविक क्रिस्टल।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान प्रतिवर्ती आकार परिवर्तन की काफी संभावनाएं हैं (सुपरइलास्टिक मिश्र धातुओं का निर्माण जो प्लास्टिक विरूपण के बाद गर्म होने पर अपने मूल आकार को बहाल करते हैं - मेमोरी प्रभाव), साथ ही मार्टेंसिटिक परिवर्तन और कुछ धातुओं में सुपरकंडक्टिंग गुणों की उपस्थिति के बीच संबंध भी हैं। . मार्टेंसिटिक परिवर्तन कई संरचनात्मक परिवर्तनों का आधार बनते हैं, जिसके कारण थर्मल और मैकेनिकल उपचार की मदद से क्रिस्टलीय सामग्रियों के गुणों में एक निर्देशित परिवर्तन किया जाता है।

झरझरा टाइटेनियम निकलाइड मिश्र धातुओं की विशेषताएं।

कास्ट टाइटेनियम की तुलना में झरझरा टाइटेनियम निकलाइड में मार्टेंसिटिक परिवर्तन की एक विस्तृत तापमान सीमा की उपस्थिति विद्युत प्रतिरोध के तापमान घटता में परिलक्षित होती है। यह दिखाया गया है कि झरझरा मिश्र धातुओं में मार्टेंसिटिक संक्रमण अधूरा है और ढले मिश्र धातुओं की तुलना में व्यापक तापमान सीमा पर होता है। इस प्रकार, समान संरचना के गैर-छिद्रपूर्ण (कास्ट) मिश्र धातु की तुलना में झरझरा टाइटेनियम निकलाइड की एक महत्वपूर्ण विशेषता चरण परिवर्तनों की विस्तृत तापमान सीमा है। यह लगभग 250 0 C है, अर्थात, कास्ट मिश्र धातु के परिवर्तनों की सीमा (30-40 0 C) से काफी अधिक है। चरण परिवर्तनों की तापमान सीमा में वृद्धि झरझरा टाइटेनियम निकलाइड की संरचना के कारण होती है। आकार कारक भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि पतले पुलों और विशाल क्षेत्रों में मार्टेंसिटिक परिवर्तन अलग-अलग तरीके से प्रकट होता है। इन कारकों की कार्रवाई इस तथ्य की ओर ले जाती है कि टाइटेनियम निकलाइड पर आधारित झरझरा सामग्री में चरण परिवर्तन अलग-अलग क्षेत्रों में अलग-अलग तापमान पर शुरू होते हैं, तापमान अक्ष के साथ हिस्टैरिसीस का विस्तार करते हैं, तदनुसार परिवर्तनों की तापमान सीमा और आकार स्मृति की अभिव्यक्ति के अंतराल का विस्तार करते हैं। निकेलाइड टाइटेनियम पर आधारित झरझरा मिश्र धातुओं में प्रभाव और सुपरइलास्टिसिटी।

चित्र: 1 टाइटेनियम निकलाइड पर आधारित झरझरा (1) और कास्ट (2) मिश्र धातुओं में प्रतिवर्ती स्मृति प्रभाव और उपज शक्ति की तापमान निर्भरता।

चित्र 1 झरझरा और ढलवां मिश्रधातुओं में आकार स्मृति प्रभाव को दर्शाता है। एक झरझरा मिश्र धातु में, आकार स्मृति प्रभाव एक ढले हुए मिश्र धातु की तुलना में व्यापक तापमान सीमा में प्रकट होता है, और एक झरझरा सामग्री में अवशिष्ट प्लास्टिक विरूपण एक ढले हुए पदार्थ की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण (चित्र 1 में) होता है। कास्ट टाइटेनियम निकलाइड में, आकार की लगभग पूर्ण (100% तक) बहाली 6 - 8% विरूपण और बाद में एमटी तापमान सीमा (चित्र 1) से ऊपर गर्म होने के बाद होती है। जैसे-जैसे कास्ट टाइटेनियम निकलाइड के विरूपण की डिग्री बढ़ती है, अव्यवस्था दोष बनते हैं, जो मार्टेंसिटिक परिवर्तनों के विपरीत, अपरिवर्तनीय होते हैं। मार्टेंसिटिक तंत्र के अनुसार प्रतिवर्ती विरूपण के चरण को अपरिवर्तनीय प्लास्टिक विरूपण के चरण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। कम भार पर भी, ऐसे क्षेत्र उत्पन्न होते हैं जिनमें लोचदार विरूपण का परिमाण सीमा से अधिक हो जाता है। इसके विपरीत, झरझरा मिश्र धातुओं में, न्यूनतम विकृतियों के साथ भी, आकार बहाली की डिग्री 85% से अधिक नहीं होती है। आकार बहाली की डिग्री सरंध्रता, छिद्र आकार वितरण और मार्टेंसिटिक कतरनी तनाव के स्तर पर निर्भर करती है, अर्थात। झरझरा निकायों की विकृति की ख़ासियत से जुड़ा हुआ। विभिन्न छिद्रों के साथ टाइटेनियम निकलाइड की विरूपण निर्भरता के विश्लेषण से पता चलता है कि बढ़ती छिद्र के साथ मिश्र धातु की उपज शक्ति कम हो जाती है।

मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी का नाम रखा गया। एम.वी. लोमोनोसोव

पदार्थ विज्ञान संकाय

विषय: "आकार स्मृति वाली सामग्री।"

एफएनएम का पांचवी वर्ष का छात्र

कारिवा आई.ई.

मॉस्को 2000

परिचय………………………………………………2
आकार स्मृति प्रभाव को लागू करने के लिए तंत्र…………3
आवेदन के क्षेत्र……………………………………………………..7
आकार स्मृति के साथ मिश्रधातु तैयार करना…………………….9
ह्रास…………………………………………………….10
निष्कर्ष………………………………………………………….11
सन्दर्भ………………………………………………..12
परिचय।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन तापमान और यांत्रिक गुणों के आधार पर, आकार मेमोरी मिश्र धातुओं में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है।
आकार स्मृति प्रभाव को लागू करने का तंत्र।

मार्टेंसाइट.

मार्टेंसाइट क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों की एक संरचना है जो ठंडा होने पर कतरनी, प्रसार-मुक्त बहुरूपी परिवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। इसका नाम जर्मन धातुविज्ञानी मार्टेंस (1850 - 1914) के नाम पर रखा गया।
इस परिवर्तन के दौरान जाली विरूपण के परिणामस्वरूप, धातु की सतह पर एक राहत दिखाई देती है; आयतन में आंतरिक तनाव उत्पन्न होता है, और प्लास्टिक विरूपण होता है, जो क्रिस्टल की वृद्धि को सीमित करता है।
विकास दर 103 मीटर/सेकेंड तक पहुंचती है और यह तापमान पर निर्भर नहीं करती है, इसलिए मार्टेंसाइट गठन की दर आमतौर पर क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन को सीमित करती है।
आंतरिक तनावों का प्रतिकार क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन को चरणों के थर्मोडायनामिक संतुलन के बिंदु से काफी नीचे स्थानांतरित कर देता है और स्थिर तापमान पर परिवर्तनों को रोक सकता है; इसलिए, बनने वाली मार्टेंसाइट की मात्रा आमतौर पर बढ़ती सुपरकूलिंग के साथ बढ़ती है। चूँकि लोचदार ऊर्जा न्यूनतम होनी चाहिए, मार्टेंसाइट क्रिस्टल प्लेटों का रूप ले लेते हैं।
प्लास्टिक विरूपण से आंतरिक तनाव से भी राहत मिलती है, इसलिए क्रिस्टल में कई अव्यवस्थाएं (1012 सेमी-2 तक) होती हैं, या 100 - 1000 ई की मोटाई के साथ जुड़वाँ में टूट जाती हैं। इंट्राग्रेन सीमाएं और अव्यवस्थाएं मार्टेंसाइट को मजबूत करती हैं। मार्टेंसाइट शुद्ध धातुओं (Fe, Co, Ti, Zr, Li और अन्य) में कम तापमान वाले बहुरूपी परिवर्तनों का एक विशिष्ट उत्पाद है, उन पर आधारित ठोस समाधानों में, इंटरमेटेलिक यौगिकों (CuZn, Cu3Al, NiTi, V3Si, AuCd) में।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन।

यूटेक्टिक के करीब की संरचना वाले नी-टीआई इंटरमेटेलिक यौगिकों को क्यूबिक (ऑस्टेनिटिक चरण) से मोनोक्लिनिक में संक्रमण की विशेषता है
कमरे के तापमान पर (मार्टेंसिटिक) चरण। ऐसे परिवर्तन आमतौर पर मिश्रधातुओं में उच्च तनाव पर होते हैं, लेकिन स्मृति प्रभाव या सुपरइलास्टिसिटी के परिणामस्वरूप, परिवर्तन कम तनाव पर भी हो सकते हैं। ऑस्टेनिटिक नी-टीआई मिश्र धातुएं मार्टेंसिटिक परिवर्तन के कारण यांत्रिक भार और तनाव (8%) के तहत सुपरइलास्टिक व्यवहार प्रदर्शित करती हैं। उतारने पर, मार्टेंसाइट अस्थिर हो जाता है और सभी मैक्रोस्कोपिक तनावों की भरपाई के साथ ऑस्टेनाइट में बदल जाता है।

मार्टेंसिटिक परिवर्तन एक बहुरूपी परिवर्तन है जिसमें क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की सापेक्ष व्यवस्था में परिवर्तन उनके क्रमबद्ध आंदोलन के माध्यम से होता है, और पड़ोसी परमाणुओं के सापेक्ष विस्थापन अंतर-परमाणु दूरी की तुलना में छोटे होते हैं। सूक्ष्मक्षेत्रों में क्रिस्टल जाली का पुनर्गठन आम तौर पर इसकी कोशिका के विरूपण के कारण होता है, और मार्टेंसिटिक परिवर्तन का अंतिम चरण एक समान रूप से विकृत प्रारंभिक चरण होता है। विरूपण का परिमाण छोटा है (~1-10%) और, तदनुसार, ऊर्जा अवरोध जो प्रारंभिक चरण से अंतिम चरण तक एक समान संक्रमण को रोकता है, क्रिस्टल में बाध्यकारी ऊर्जा की तुलना में छोटा है। मार्टेंसिटिक परिवर्तन के लिए एक आवश्यक शर्त, जो एक मेटास्टेबल चरण में अधिक स्थिर चरण के क्षेत्रों के गठन और विकास के माध्यम से विकसित होती है, चरणों के बीच क्रमबद्ध संपर्क का संरक्षण है।
एक समान चरण संक्रमण के लिए एक छोटे अवरोध के साथ इंटरफ़ेज़ सीमाओं की क्रमबद्ध संरचना उनकी कम ऊर्जा और उच्च गतिशीलता सुनिश्चित करती है। परिणामस्वरूप, नए चरण (मार्टेंसिटिक क्रिस्टल) के क्रिस्टल के न्यूक्लियेशन के लिए आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा छोटी होती है और, चरण संतुलन से कुछ विचलन के साथ, प्रारंभिक चरण में मौजूद दोषों की ऊर्जा के बराबर हो जाती है। इसलिए, मार्टेंसिटिक क्रिस्टल का न्यूक्लियेशन उच्च दर पर होता है और थर्मल उतार-चढ़ाव की आवश्यकता नहीं होती है। मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान एक महत्वपूर्ण भूमिका चरण सीमाओं के साथ क्रिस्टल जाली के लोचदार अनुकूलन के कारण उत्पन्न होने वाले आंतरिक तनाव द्वारा निभाई जाती है। लोचदार तनाव क्षेत्र पृथक, अविभाजित चरणों के लिए वास्तविक थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति के सापेक्ष अंतःक्रियात्मक चरणों के संतुलन बिंदु के विस्थापन का कारण बनते हैं; तदनुसार, जिस तापमान पर मार्टेंसिटिक परिवर्तन शुरू होता है वह वास्तविक संतुलन तापमान से काफी भिन्न हो सकता है। लोचदार तनाव ऊर्जा को कम करने की इच्छा मार्टेंसाइट क्रिस्टल की आकृति विज्ञान, आंतरिक संरचना और सापेक्ष स्थिति को निर्धारित करती है। नया चरण क्रिस्टलोग्राफिक अक्षों के सापेक्ष एक निश्चित तरीके से उन्मुख पतली प्लेटों के रूप में बनता है। प्लेटें, एक नियम के रूप में, एकल क्रिस्टल नहीं हैं, बल्कि समतल-समानांतर डोमेन के पैकेज हैं - एक नए चरण के क्षेत्र, क्रिस्टल जाली के अभिविन्यास में भिन्न
(दोगुना)। विभिन्न डोमेन से वोल्टेज फ़ील्ड के हस्तक्षेप से उनका आंशिक विनाश होता है। नियमित रूप से व्यवस्थित प्लेटों के समूह के गठन से लोचदार क्षेत्रों में और कमी हासिल की जाती है। अर्थात्, मार्टेंसिटिक परिवर्तन के परिणामस्वरूप, संरचनात्मक घटकों की व्यवस्था में एक अजीब पदानुक्रमित क्रम (असेंबली - प्लेट - डोमेन) के साथ एक पॉलीक्रिस्टलाइन चरण बनता है। कुछ शर्तों के तहत मार्टेंसिटिक परिवर्तन के दौरान आंतरिक तनाव में वृद्धि से दो-चरण थर्मोइलास्टिक संतुलन की स्थापना होती है, जो बाहरी परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर विपरीत रूप से बदल जाती है: यांत्रिक भार के प्रभाव में या जब तापमान बदलता है, व्यक्तिगत क्रिस्टल के आकार और उनके संख्या परिवर्तन. मार्टेंसिटिक परिवर्तन कई क्रिस्टलीय सामग्रियों में पाए जाते हैं: शुद्ध धातु, कई मिश्र धातु, आयनिक, सहसंयोजक और आणविक क्रिस्टल।

झरझरा टाइटेनियम निकलाइड मिश्र धातुओं की विशेषताएं।

कास्ट टाइटेनियम की तुलना में झरझरा टाइटेनियम निकलाइड में मार्टेंसिटिक परिवर्तन की एक विस्तृत तापमान सीमा की उपस्थिति विद्युत प्रतिरोध के तापमान घटता में परिलक्षित होती है। यह दिखाया गया है कि झरझरा मिश्र धातुओं में मार्टेंसिटिक संक्रमण अधूरा है और ढले मिश्र धातुओं की तुलना में व्यापक तापमान सीमा पर होता है। इस प्रकार, समान संरचना के गैर-छिद्रपूर्ण (कास्ट) मिश्र धातु की तुलना में झरझरा टाइटेनियम निकलाइड की एक महत्वपूर्ण विशेषता चरण परिवर्तनों की विस्तृत तापमान सीमा है। यह लगभग 250 0 सी है, यानी कास्ट मिश्र धातु के परिवर्तनों की सीमा (30-400 सी) से काफी अधिक है। चरण परिवर्तनों की तापमान सीमा में वृद्धि झरझरा टाइटेनियम निकलाइड की संरचना के कारण होती है। आकार कारक भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि पतले पुलों और विशाल क्षेत्रों में मार्टेंसिटिक परिवर्तन अलग-अलग तरीके से प्रकट होता है। इन कारकों की कार्रवाई इस तथ्य की ओर ले जाती है कि टाइटेनियम निकलाइड पर आधारित झरझरा सामग्री में चरण परिवर्तन अलग-अलग क्षेत्रों में अलग-अलग तापमान पर शुरू होते हैं, तापमान अक्ष के साथ हिस्टैरिसीस का विस्तार करते हैं, तदनुसार परिवर्तनों की तापमान सीमा और आकार स्मृति की अभिव्यक्ति के अंतराल का विस्तार करते हैं। निकेलाइड टाइटेनियम पर आधारित झरझरा मिश्र धातुओं में प्रभाव और अतिलोच।

उपयोग के क्षेत्र.

गैर-चिकित्सीय उपयोग.

1971 में F-14 विमान में पहली आकृति मेमोरी मिश्र धातु का उपयोग किया गया था, यह Ni-Ti-Fe था। Ni-Ti-Nb मिश्र धातु का उपयोग काफी आगे बढ़ चुका है, लेकिन कम रिकवरी वोल्टेज के बावजूद Fe-Mn-Si मिश्र धातुओं पर भी बहुत अधिक ध्यान दिया गया है।

उपभोक्ता वस्तुओं के उत्पादन में नाइटिनोल के संभावित अनुप्रयोग हैं। उदाहरण के लिए, एक दिलचस्प आविष्कार: एक उपकरण
- एक ऐशट्रे धारक जो जलती हुई सिगरेट को ऐशट्रे में डाल देता है, उसे मेज़पोश पर गिरने से रोकता है।

आकार स्मृति उपकरणों की विश्वसनीयता उनकी सेवा जीवन पर निर्भर करती है।
सिस्टम संचालन चक्र को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण बाहरी पैरामीटर समय और तापमान हैं। भौतिक और यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने वाले महत्वपूर्ण आंतरिक पैरामीटर हैं: मिश्र धातु प्रणाली, मिश्र धातु संरचना, परिवर्तन प्रकार और जाली दोष। ये पैरामीटर मिश्र धातु के थर्मोमैकेनिकल इतिहास को नियंत्रित करते हैं। परिणामस्वरूप, अधिकतम मेमोरी प्रभाव आवश्यक चक्रों की संख्या के आधार पर सीमित होगा।

सौर पैनल या उपग्रह एंटेना जैसे अंतरिक्ष पेलोड वर्तमान में मुख्य रूप से आतिशबाज़ी परिनियोजन विधियों का उपयोग करते हैं, जो कई समस्याएं पैदा करते हैं। आकार स्मृति सामग्रियों के उपयोग से ये सभी समस्याएं खत्म हो जाएंगी और जमीन पर सिस्टम के प्रदर्शन का बार-बार परीक्षण करने का अवसर भी मिलेगा।

नी-टीआई मिश्र धातुओं पर हाल के शोध से पता चला है कि सुपर लोचदार व्यवहार के परिणामस्वरूप पहनने के प्रतिरोध में सुधार होता है।
स्यूडोइलास्टिक व्यवहार स्लाइडिंग के दौरान लोचदार संपर्क के क्षेत्र को कम कर देता है। दो स्लाइडिंग भागों के बीच लोचदार संपर्क के क्षेत्र को कम करने से सामग्री के पहनने के प्रतिरोध में वृद्धि होती है। एक विशेष प्रकार की टूट-फूट गुहिकायन क्षरण है, जो हाइड्रोलिक मशीनों, जहाज प्रोपेलर और जल टर्बाइनों में विशिष्ट समस्याएं पैदा करती है। विभिन्न सामग्रियों के तुलनात्मक अध्ययन से पता चला है कि नी-टीआई मिश्र धातुओं में पारंपरिक मिश्र धातुओं की तुलना में गुहिकायन क्षरण के प्रति अधिक प्रतिरोध होता है। मार्टेंसिटिक अवस्था में, नी-टीआई मिश्र धातु में गुहिकायन क्षरण के प्रति बहुत अच्छा प्रतिरोध होता है। लेकिन पूरी तरह से Ni-Ti मिश्र धातु से जंग लगने वाले कामकाजी भागों का निर्माण करना बहुत महंगा है, इसलिए स्टील के साथ संयुक्त Ni-Ti मिश्र धातु का उपयोग करना सबसे अच्छा तरीका है।

चिकित्सीय उपयोग.

चिकित्सा में मिश्रित सामग्रियों के एक नए वर्ग का उपयोग किया जाता है
"बायोसेरामिक्स - टाइटेनियम निकलाइड"। ऐसे कंपोजिट में, एक घटक (टाइटेनियम निकलाइड) में सुपरइलास्टिसिटी और आकार की स्मृति होती है, जबकि दूसरे में बायोसेरामिक्स के गुण बरकरार रहते हैं।

सिरेमिक घटक चीनी मिट्टी के बरतन हो सकता है, जिसका व्यापक रूप से आर्थोपेडिक दंत चिकित्सा में उपयोग किया जाता है और यह एक नाजुक सामग्री है। चीनी मिट्टी के बरतन की उच्च नाजुकता इस तथ्य के कारण है कि संपर्क तनाव विभिन्न चरणों और अनाज की सीमाओं पर उत्पन्न होता है, जो औसत लागू तनाव के स्तर से काफी अधिक है। सिरेमिक सामग्री में संपर्क तनावों में छूट संभव है यदि टाइटेनियम निकलाइड में चरण परिवर्तन के कारण इन तनावों के क्षेत्र में ऊर्जा अपव्यय होता है। तापमान में परिवर्तन या भार के अनुप्रयोग से टाइटेनियम निकलाइड में मार्टेंसिटिक परिवर्तन होता है, जिससे मिश्रित सामग्री लोड होने पर मैट्रिक्स में प्रभावी तनाव छूट होती है, जिससे ठोस घटक को लागू भार सहन करने की अनुमति मिलती है। यह ज्ञात है कि सुपरइलास्टिक टाइटेनियम निकलाइड पाउडर से बने झरझरा कॉम्पैक्ट की मात्रा की लोचदार वसूली इंटरपार्टिकल संपर्कों के टूटने से जुड़ी होती है और ब्रिकेट की ताकत से निर्धारित होती है, जो संपर्क आसंजन बलों की सरंध्रता और परिमाण पर निर्भर करती है। टाइटेनियम निकलाइड पाउडर में अन्य घटकों, जैसे कि बारीक फैला हुआ टंगस्टन या सिलिकॉन कार्बाइड, को जोड़कर इन बलों को कमजोर करने से लोचदार प्रभाव में काफी वृद्धि होती है, क्योंकि एक ही नाम के मजबूत टाइटेनियम-निकल संपर्कों को विपरीत लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। चूंकि कॉम्पैक्ट में टाइटेनियम निकलाइड की मात्रा कम होने के साथ लोचदार प्रभाव का परिमाण कम हो जाता है, इसलिए लोचदार मात्रा पुनर्प्राप्ति की एकाग्रता निर्भरता आमतौर पर चरम होती है। पोर्सिलेन-टाइटेनियम निकलाइड मिश्रित सामग्री में, घटक कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करते हैं और सिंटरिंग के बाद, सिरेमिक और धातु घटकों के बीच संपर्क कमजोर हो जाते हैं। जब लोड किया जाता है, तो वे सबसे पहले टूटते हैं और इलास्टिक वॉल्यूम रिकवरी बढ़ जाती है। परिणामस्वरूप, विरूपण प्रतिवर्ती होता है और समग्र सुपरइलास्टिसिटी के समान गुण प्रदर्शित करता है। मिश्रित सामग्री की जैव अनुकूलता
"डेंटल पोर्सिलेन-टाइटेनियम निकलाइड" का हिस्टोलॉजिकली अध्ययन किया गया, जिसमें पूर्वकाल पेट की दीवार की त्वचा के नीचे मिश्रित सामग्री और पोर्सिलेन से बने नमूनों के आरोपण के लिए चूहों में ऊतक प्रतिक्रिया का आकलन किया गया। दोनों मामलों में ऊतक प्रतिक्रियाओं की प्रकृति, उनकी व्यापकता और सेलुलर परिवर्तनों की विशेषताएं स्पष्ट निकलीं। इस प्रकार, बायोसेरामिक्स-टाइटेनियम निकलाइड मिश्रित सामग्री जैव-अनुकूल हैं।

आकार स्मृति के साथ मिश्रधातु तैयार करना।

आकार स्मृति मिश्रधातुएँ व्यक्तिगत घटकों को जोड़कर निर्मित की जाती हैं। पिघल को जल्दी ठंडा किया जाता है और उच्च तापमान उपचार किया जाता है।

चिकित्सा के लिए मिश्रित सामग्रियों की एक पूरी श्रेणी "बायोसेरेमिक - टाइटेनियम निकलाइड" प्रस्तावित की गई है। ऐसी सामग्रियों में, एक घटक (टाइटेनियम निकलाइड) में आकार की स्मृति और सुपरइलास्टिसिटी होती है, जबकि दूसरे में बायोसेरामिक्स के गुण बरकरार रहते हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सिरेमिक घटक चीनी मिट्टी है, जिसका व्यापक रूप से आर्थोपेडिक दंत चिकित्सा में उपयोग किया जाता है और यह एक नाजुक सामग्री है। ऐसे नमूने बनाने के लिए, टाइटेनियम निकलाइड और चीनी मिट्टी के द्रव्यमान के पाउडर का उपयोग किया जाता है, जो मिश्रण और सूखने के बाद, वैक्यूम में पाप किया जाता है।

निम्नीकरण

NiTi-आधारित मिश्रधातुओं में मार्टेंसिटिक परिवर्तन एक एथर्मल प्रक्रिया है, जिसकी दर पूरी तरह से चरणों के थर्मोडायनामिक संतुलन के निकट तापमान परिवर्तन की दर से निर्धारित होती है। इसलिए, NiTi में सभी विशिष्ट यांत्रिक प्रभाव जो मार्टेंसिटिक परिवर्तन के साथ होते हैं, जैसे आकार स्मृति और परिवर्तन प्लास्टिसिटी, उचित हीटिंग और शीतलन स्थितियों के तहत बहुत कम समय में महसूस किए जा सकते हैं। उच्च गति वाले उपकरणों में, हीट एजेंट (तरल या गैसीय) के साथ गर्मी के आदान-प्रदान में तेजी लाने के लिए, क्रॉस-सेक्शन में माइक्रोन रैखिक आयाम वाले पतले-गेज टेप, तार और पाइप का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, मिश्र धातु की मुक्त सतह की स्थिति बहुत महत्वपूर्ण हो जाती है।
चूंकि संरचना में छोटे बदलाव से भी तापमान गतिशीलता और परिवर्तन की पूर्णता में परिवर्तन होता है, तत्वों का पृथक्करण और सतह का ऑक्सीकरण सामग्री के विशेष गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है। सामग्री के प्रारंभिक थर्मल या थर्मोमैकेनिकल उपचार की आवश्यकता के कारण यह परिस्थिति विशेष महत्व प्राप्त कर लेती है।

अध्ययनों से पता चला है कि थर्मल प्रभाव के तहत मुक्त सतह पर टाइटेनियम निकलाइड की प्रवृत्ति होती है। ऑक्सीजन युक्त वातावरण में, मिश्र धातु ऑक्सीकरण होकर एक ऑक्साइड परत बनाती है जिसमें मुख्य रूप से TiO2 ऑक्साइड होता है। यह माना जा सकता है कि चूंकि टाइटेनियम रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय है, ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में टाइटेनियम परमाणु किसी भी गैर-अक्रिय गैस के साथ यौगिक बनाएंगे, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन वातावरण में - नाइट्राइड। अनाज की सीमाओं और सतह पर ऑक्साइड के निर्माण को केवल निर्वात या निष्क्रिय वातावरण में नमूनों को गर्मी से उपचारित करके ही टाला जा सकता है।

श्रेणी में लोकप्रिय: