Kulingana na hekima ya kawaida, metali ndizo nyenzo zinazodumu zaidi na sugu. Hata hivyo, kuna aloi ambazo zinaweza kurejesha sura yao baada ya deformation bila kutumia mzigo wa nje. Pia zina sifa nyingine za kipekee za kimaumbile na kimakanika ambazo huzitofautisha na nyenzo za muundo.
Kiini cha jambo hilo
Athari ya kumbukumbu ya umbo la aloi ni kwamba chuma ambacho kiliharibika awali hupona yenyewe kutokana na kupashwa joto au baada tu ya kupakua. Sifa hizi zisizo za kawaida ziligunduliwa na wanasayansi mapema miaka ya 1950. Karne ya 20 Hata wakati huo, jambo hili lilihusishwa na mabadiliko ya martensitic katika kimiani ya kioo, wakati ambapo kuna mtiririko uliopangwa wa atomi.
Martensite katika nyenzo za kumbukumbu za umbo ni thermoelastic. Muundo huu una fuwele kwa namna ya sahani nyembamba, ambazo zimeenea kwenye tabaka za nje, na kushinikizwa ndani. "Flygbolag" za deformation ni mipaka ya interphase, mapacha na intercrystallite. Baada ya joto deformedaloi, mikazo ya ndani huonekana, ikijaribu kurudisha chuma kwenye umbo lake la asili.
Hali ya urejeshi wa pekee inategemea utaratibu wa kukaribia aliyeambukizwa na hali ya joto ambayo iliendelea. Ya kuvutia zaidi ni mzunguko wa wingi, ambao unaweza kufikia kasoro milioni kadhaa.
Vyuma na aloi zilizo na athari ya kumbukumbu ya umbo zina sifa nyingine ya kipekee - utegemezi usio na mstari wa sifa za kimaumbile na za kiufundi za nyenzo kwenye halijoto.
Aina
Mchakato ulio hapo juu unaweza kuchukua aina kadhaa:
- superplasticity (superelasticity), ambamo muundo wa fuwele wa chuma unaweza kustahimili deformation ambayo inazidi kwa kiasi kikubwa nguvu ya mavuno katika hali ya kawaida;
- kumbukumbu ya umbo moja na inayoweza kutenduliwa (katika hali ya mwisho, athari hutolewa tena na tena wakati wa baiskeli ya joto);
- ductility ya mageuzi ya mbele na nyuma (mkusanyiko wa matatizo wakati wa kupoeza na kupasha joto, mtawalia, wakati wa kupitia mageuzi ya martensitic);
- kumbukumbu inayoweza kugeuzwa: inapokanzwa, kwanza urekebishaji mmoja hurejeshwa, na kisha, kwa ongezeko zaidi la halijoto, mwingine;
- mabadiliko yaliyoelekezwa (mkusanyiko wa kasoro baada ya kuondolewa kwa mzigo);
- pseudoelasticity - urejeshaji wa upungufu wa inelastic kutoka kwa thamani nyumbufu kati ya 1-30%.
Rudi kwenye hali halisi kwa metali zenye atharikumbukumbu ya umbo inaweza kuwa kali sana hivi kwamba haiwezi kukandamizwa na nguvu iliyo karibu na nguvu ya mkazo.
Nyenzo
Miongoni mwa aloi zilizo na sifa kama hizo, zinazojulikana zaidi ni titanium-nickel (49–57% Ni na 38–50% Ti). Wana utendakazi mzuri:
- nguvu ya juu na upinzani wa kutu;
- kipengele muhimu cha uokoaji;
- thamani kubwa ya mfadhaiko wa ndani unaporudi katika hali ya awali (hadi MPa 800);
- utangamano mzuri na miundo ya kibiolojia;
- unyonyaji mzuri wa mtetemo.
Mbali na nikelidi ya titanium (au nitinol), aloi nyingine pia hutumika:
- vipengele-mbili - Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn, In-Ni, Ni-Al, Fe-Pt, Mn-Cu;
- vipengele-tatu - Cu-Al-Ni, CuZn-Si, CuZn-Al, TiNi-Fe, TiNi-Cu, TiNi-Nb, TiNi-Au, TiNi-Pd, TiNi-Pt, Fe-Mn -Si na wengine.
Viongezeo vya aloi vinaweza kubadilisha sana halijoto ya mageuzi ya martensitic, na kuathiri sifa za kupunguza.
Matumizi ya viwandani
Utumiaji wa madoido ya kumbukumbu ya umbo huruhusu kutatua matatizo mengi ya kiufundi:
- uundaji wa miunganisho ya mirija inayobana sawa na njia ya kuwaka (miunganisho yenye pembe, klipu za kujibana na viunga);
- utengenezaji wa zana za kubana, vishikio, visukuma;
- design"supersprings" na vikusanyiko vya nishati ya mitambo, motors za stepper;
- kutengeneza viungio kutoka kwa nyenzo zisizofanana (chuma-isiyokuwa na chuma) au katika sehemu ambazo ni ngumu kufikiwa wakati kulehemu au kutengenezea inakuwa haiwezekani;
- utengenezaji wa vipengee vya nishati vinavyoweza kutumika tena;
- ufungaji wa mifuko midogo midogo, soketi za unganisho lake;
- utengenezaji wa vidhibiti na vitambuzi katika vifaa mbalimbali (kengele za moto, fuse, vali za injini ya joto na vingine).
Uundaji wa vifaa kama hivyo kwa tasnia ya anga (antena zinazojituma na paneli za jua, vifaa vya darubini, zana za kazi ya usakinishaji katika anga ya juu, viendeshi vya mitambo ya kuzungusha - usukani, shutters, hachi, vidhibiti) kuna matarajio makubwa.. Faida yao ni kutokuwepo kwa mizigo ya msukumo ambayo inasumbua nafasi ya anga katika nafasi.
Utumiaji wa aloi za kumbukumbu za umbo katika dawa
Katika sayansi ya nyenzo za matibabu, metali zenye sifa hizi hutumika kutengeneza vifaa vya kiteknolojia kama vile:
- mota za kunyoosha mifupa, kunyoosha mgongo;
- vichujio vya vibadala vya damu;
- vifaa vya kurekebisha mivunjiko;
- vifaa vya mifupa;
- vibano vya mishipa na ateri;
- sehemu za pampu za moyo au figo bandia;
- stents na endoprostheses kwa ajili ya upandikizaji katika mishipa ya damu;
- waya za orthodontic za kusahihisha meno.
Hasara na matarajio
Licha ya uwezo wake mkubwa, aloi za kumbukumbu za umbo zina hasara zinazozuia upitishwaji wao mkubwa:
- vijenzi vya gharama kubwa vya kemia;
- teknolojia changamano ya utengenezaji, hitaji la kutumia vifaa vya utupu (ili kuepuka ujumuishaji wa uchafu wa nitrojeni na oksijeni);
- kuyumba kwa awamu;
- umuhimu mdogo wa metali;
- ugumu wa kuiga kwa usahihi tabia ya miundo na kutengeneza aloi zenye sifa zinazohitajika;
- kuzeeka, uchovu na uharibifu wa aloi.
Mwelekeo wa kuahidi katika maendeleo ya eneo hili la teknolojia ni uundaji wa mipako kutoka kwa metali yenye athari ya kumbukumbu ya sura, pamoja na utengenezaji wa aloi kama hizo kulingana na chuma. Miundo ya mchanganyiko itaruhusu kuchanganya sifa za nyenzo mbili au zaidi katika suluhu moja la kiufundi.
