รูปร่างการคืนค่าโลหะ โลหะที่มีหน่วยความจำรูปร่าง กลไกของเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่าง การใช้โลหะผสมกับผลกระทบของหน่วยความจำรูปร่างในยา

หนึ่งในการรับรู้ขั้นพื้นฐานโดยคนของปรากฏการณ์ภายนอกโลกคือความทนทานและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์โลหะและโครงสร้างที่คงรูปแบบการทำงานของพวกเขาไว้เป็นเวลานานเว้นแต่แน่นอนว่าพวกเขาจะได้รับผลกระทบที่สำคัญยิ่ง

อย่างไรก็ตามในทางตรงกันข้ามกับสามัญสำนึกมีจำนวนของวัสดุโลหะผสมโลหะซึ่งเมื่อให้ความร้อนหลังจากการเปลี่ยนรูปเบื้องต้นแสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์ของการกลับไปสู่รูปแบบเดิม นั่นคือโลหะเหล่านี้ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตมีคุณสมบัติพิเศษที่อนุญาตให้แสดงหน่วยความจำชนิดหนึ่ง

ปรากฏการณ์

เพื่อให้เข้าใจถึงผลกระทบของหน่วยความจำรูปร่างมันก็เพียงพอที่จะเห็นการรวมตัวของมันเพียงครั้งเดียว เกิดอะไรขึ้น?

   การสาธิตผลกระทบหน่วยความจำรูปร่าง
  มีลวดโลหะ   สายนี้งอ
  เราเริ่มให้ความร้อนกับลวด   เมื่อถูกความร้อนลวดจะยืดและทำให้รูปทรงเดิมกลับมาเหมือนเดิม

สาระสำคัญของปรากฏการณ์

ทำไมสิ่งนี้จึงเกิดขึ้น

   สาระสำคัญของปรากฏการณ์

ในสถานะเริ่มต้นวัสดุมีโครงสร้างที่แน่นอน ในรูปมันจะถูกระบุด้วยสี่เหลี่ยมปกติ

ระหว่างการเสียรูป (ในกรณีนี้คือการดัดงอ) ชั้นนอกของวัสดุจะถูกยืดออกและชั้นในจะถูกบีบอัด (ส่วนที่อยู่ตรงกลางยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) โครงสร้างที่ยืดออกมาเหล่านี้เป็นแผ่นมาร์เทนซิติก ซึ่งไม่แปลกสำหรับโลหะผสมโลหะ มันผิดปกติที่มาร์เทนไซต์เป็นเทอร์โมพลาสติกในวัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่าง

ในระหว่างการให้ความร้อนความร้อนของแผ่นมาร์เทนซิติกจะเริ่มปรากฏขึ้นนั่นคือความเค้นภายในปรากฏขึ้นซึ่งมีแนวโน้มที่จะคืนโครงสร้างให้กลับสู่สถานะดั้งเดิมเช่นบีบอัดแผ่นยืดออกและยืดออก

เนื่องจากแผ่นยืดด้านนอกยาวถูกบีบอัดและแผ่นชั้นนอกยืดออกวัสดุทั้งหมดจึงทำการเปลี่ยนรูปแบบอัตโนมัติในทิศทางตรงกันข้ามและคืนค่าโครงสร้างดั้งเดิมและมีรูปร่าง

รูปร่างลักษณะพิเศษผลกระทบหน่วยความจำ

รูปร่างผลหน่วยความจำ   โดดเด่นด้วยสองปริมาณ

  • แบรนด์ของโลหะผสมที่มีองค์ประกอบทางเคมีปรุงรสอย่างเคร่งครัด (ดูด้านล่าง“ วัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่าง”)
  • อุณหภูมิ การเปลี่ยนมาร์เทนซิติก.

ในกระบวนการของการประกาศ ผลหน่วยความจำรูปร่าง   มีส่วนร่วม การเปลี่ยนมาร์เทนซิติก สองประเภท - โดยตรงและย้อนกลับ ดังนั้นแต่ละคนจะปรากฏตัวในช่วงอุณหภูมิ: MN และ MK - จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด การเปลี่ยนแปลง martensitic โดยตรง   ระหว่างการเปลี่ยนรูป AN และ AK เป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดเมื่อถูกความร้อน

อุณหภูมิ การเปลี่ยนมาร์เทนซิติก   เป็นหน้าที่ของทั้งเกรดอัลลอย (ระบบอัลลอย) และองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสม (โดยเจตนาหรือเป็นผลมาจากการปฏิเสธ) นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเหล่านี้

สิ่งนี้แสดงถึงความจำเป็นในการสัมผัสองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอย่างเข้มงวดเพื่อให้เกิดการทำงานที่เป็นเอกลักษณ์ ผลหน่วยความจำรูปร่าง. สิ่งที่ถ่ายโอนการผลิตโลหะไปยังขอบเขตของเทคโนโลยีชั้นสูง

รูปร่างผลหน่วยความจำ   หลายล้านรอบปรากฏขึ้น

เบื้องต้น การรักษาความร้อน   สามารถปรับปรุงได้ ผลหน่วยความจำรูปร่าง.

พลิกกลับ ผลกระทบหน่วยความจำรูปร่างเมื่อวัสดุที่อุณหภูมิหนึ่ง“ จำได้” หนึ่งรูปแบบและอีกอุณหภูมิหนึ่ง

อุณหภูมิที่สูงขึ้น การแปลง martensitic ย้อนกลับเด่นชัดน้อย ผลหน่วยความจำรูปร่าง. ตัวอย่างเช่นอ่อนแอ ผลหน่วยความจำรูปร่าง   พบได้ในอัลลอยด์ของระบบเฟ - นิ (5 - 20% Ni) ที่อุณหภูมิ การแปลง martensitic ย้อนกลับ   200 - 400˚C

Hyperelasticity

อีกปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ ผลหน่วยความจำรูปร่าง   มันเป็น superelasticity.

Hyperelasticity   - คุณสมบัติของวัสดุที่ถูกโหลดไปยังแรงดันไฟฟ้าเกินความแข็งแรงของผลผลิตอย่างมีนัยสำคัญเพื่อคืนค่ารูปร่างดั้งเดิมให้เต็มที่หลังจากขนถ่าย

พฤติกรรมที่ยอดเยี่ยมคือลำดับความสำคัญที่สูงกว่าความยืดหยุ่น

Hyperelasticity   สังเกตได้ในพื้นที่อุณหภูมิระหว่างจุดเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลง martensitic โดยตรงและจุดสิ้นสุดของการย้อนกลับ

วัสดุรูปร่างหน่วยความจำ

ไทเทเนียมไดออกไซด์

เป็นผู้นำในหมู่วัสดุด้วย หน่วยความจำรูปร่าง   โดยแอปพลิเคชันและโดยความรู้คือ ไททาเนียมไดออกไซด์ .

ไทเทเนียมไดออกไซด์   เป็นสารประกอบ intermetallic ที่มีน้ำหนัก 55 wt.% Ni จุดหลอมเหลว 1240 - 1310˚Cความหนาแน่น 6.45 g / cm3 โครงสร้างเริ่มต้นของไททาเนียมไนไตรด์ซึ่งเป็นโครงตาข่ายที่มีความแข็งแรงเป็นศูนย์กลางของประเภท CsCl ผ่านการเทอร์โมพลาสติกในช่วงการเปลี่ยนรูป การเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก   ด้วยการก่อตัวของเฟสสมมาตรต่ำ

ชื่ออื่นสำหรับโลหะผสมนี้ซึ่งใช้ในต่างประเทศคือ นิทินอล    มาจากตัวย่อ นิทินอลโดยที่ NOL เป็นตัวย่อของห้องปฏิบัติการปืนใหญ่ของกองทัพเรือสหรัฐฯซึ่งวัสดุนี้ได้รับการพัฒนาในปี 1962

รายการจาก ไททาเนียมไดออกไซด์   สามารถตอบสนองการทำงานของทั้งเซ็นเซอร์และแอคชูเอเตอร์ได้

ไทเทเนียมไดออกไซด์   มันมี:

  • ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม
  • ความทนทานสูง
  • คุณสมบัติที่ดีของหน่วยความจำแบบฟอร์ม อัตราการกู้คืนสูงและกำลังการกู้คืนสูง การเปลี่ยนรูปมากถึง 8% สามารถคืนค่าได้อย่างสมบูรณ์ แรงดันไฟฟ้าในกรณีนี้สามารถสูงถึง 800 MPa
  • เข้ากันได้ดีกับสิ่งมีชีวิต
  • ความสามารถในการทำให้หมาด ๆ สูงของวัสดุ

ข้อเสีย:

  • โลหะผสมจึงรวมไนโตรเจนและออกซิเจนเข้าด้วยกันอย่างง่ายดาย เพื่อป้องกันปฏิกิริยากับองค์ประกอบเหล่านี้ในระหว่างการผลิตจะต้องใช้อุปกรณ์สูญญากาศ
  • การแปรรูปที่ยากลำบากในการผลิตชิ้นส่วนโดยเฉพาะการตัด (ด้านหลังของความแข็งแรงสูง)
  • ราคาสูง ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 ราคาถูกกว่าเงินเล็กน้อย

ในระดับปัจจุบันของอุตสาหกรรมการผลิตผลิตภัณฑ์จาก ไททาเนียมไดออกไซด์   (พร้อมกับโลหะผสมของระบบ Cu-Zn-Al) ใช้กันอย่างแพร่หลายและทำการตลาด (ดูด้านล่าง“ การใช้วัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่าง”)

โลหะผสมอื่น ๆ

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 ผลหน่วยความจำรูปร่าง   ถูกค้นพบในโลหะผสมมากกว่า 20 ชนิด ยกเว้น ไททาเนียมไดออกไซด์   ผล หน่วยความจำรูปร่าง   ตรวจพบในระบบ:

  • au-Cd ออกแบบในปี 1951 ที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์สหรัฐอเมริกา หนึ่งในผู้บุกเบิกวัสดุทรงจำ
  • Cu-Zn-Al พร้อมกับ ไททาเนียมไดออกไซด์   มีการใช้งานจริง อุณหภูมิของการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกในช่วง -170 ถึง100˚C
    • ข้อดี (เมื่อเทียบกับ ไททาเนียมไดออกไซด์):
      • สามารถหลอมในบรรยากาศปกติ
      • ตัดง่าย
      • ราคาถูกกว่าห้าเท่า
    • ข้อเสีย:
      • แย่ลงในแง่ของหน่วยความจำแบบฟอร์ม
      • เลวลงคุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อน
      • ในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อนจะทำให้เกิดการหยาบของเม็ดได้ง่ายซึ่งทำให้คุณสมบัติเชิงกลลดลง
      • ปญหาของการคงตัวเกรนของผงโลหะวิทยา
  • Cu-Al-Ni ออกแบบที่มหาวิทยาลัยโอซาก้าประเทศญี่ปุ่น อุณหภูมิ การเปลี่ยนมาร์เทนซิติก   ในช่วงจาก 100 ถึง200˚C
  • Fe-Mn ศรี โลหะผสมของระบบนี้มีราคาถูกที่สุด
  • เฟ-Ni
  • Cu-Al
  • Cu-Mn
  • Co-Ni
  • Ni-Al

นักวิจัยบางคนเชื่อว่า ผลหน่วยความจำรูปร่าง   เป็นไปได้โดยพื้นฐานกับวัสดุใด ๆ ที่อยู่ระหว่างดำเนินการ การเปลี่ยนมาร์เทนซิติกรวมถึงโลหะบริสุทธิ์เช่นไทเทเนียมเซอร์โคเนียมและโคบอลต์

ผลิตไทเทเนียมนิกเกิล

การหลอมจะเกิดขึ้นในเตาสูญญากาศกะโหลกหรือในเตาอาร์คไฟฟ้าที่มีขั้วไฟฟ้าบริโภคในบรรยากาศการป้องกัน (ฮีเลียมหรืออาร์กอน) ประจุทั้งสองกรณีคือไอโอไดด์ไททาเนียมหรือฟองน้ำไทเทเนียมกดลงใน briquettes และนิกเกิลของเกรด H-0 หรือ H-1

เพื่อให้ได้องค์ประกอบทางเคมีที่สม่ำเสมอในส่วนหน้าตัดและความสูงของโลหะแนะนำให้ทำการ remelting สองหรือสามครั้ง

โหมดการทำความเย็นที่ดีที่สุดของแท่งโลหะเพื่อป้องกันการแตกร้าวคือการทำให้เย็นด้วยเตาเผา (ไม่เกิน10˚ต่อวินาที)

กำจัดข้อบกพร่องที่พื้นผิว - บดด้วยล้อกากรุน

สำหรับการจัดตำแหน่งองค์ประกอบทางเคมีที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นโดยปริมาตรของแท่งโลหะการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันจะดำเนินการที่อุณหภูมิ 950 - 1,000˚Cในบรรยากาศเฉื่อย

ใช้วัสดุหน่วยความจำรูปร่าง

ข้อต่อไทเทเนียมไดออกไซด์

แขนเสื้อได้รับการพัฒนาและนำมาใช้เป็นครั้งแรกโดย Reichem Corporation ประเทศสหรัฐอเมริกาเพื่อเชื่อมต่อท่อระบบไฮดรอลิกของเครื่องบินทหาร เครื่องบินรบมีสารดังกล่าวมากกว่า 300,000 รายการ แต่ไม่เคยมีรายงานการพังทลาย

การใช้บูชดังกล่าวมีดังนี้:

   การใช้แขนเสื้อ
ปลอกหุ้มอยู่ในสภาพดั้งเดิมที่อุณหภูมิ20˚C
แขนเสื้อถูกวางไว้ใน cryostat ซึ่งที่อุณหภูมิ-196˚Cส่วนที่ยื่นออกมาภายในจะถูกปะทุด้วยลูกสูบ
ส่วนเสื้อด้านนอกเรียบ

ใช้คีมพิเศษแขนเสื้อจะถูกลบออกจาก cryostat และวางที่ปลายของท่อที่จะเชื่อมต่อ

อุณหภูมิห้องคืออุณหภูมิความร้อนสำหรับองค์ประกอบโลหะผสมที่กำหนด จากนั้นทุกอย่างจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ ส่วนที่ยื่นออกมาด้านใน“ จดจำ” รูปร่างดั้งเดิมของพวกเขายืดและตัดเป็นพื้นผิวด้านนอกของท่อที่เชื่อมต่อ

มันกลับกลายเป็นว่าการเชื่อมต่อที่แน่นหนาสูญญากาศที่แข็งแกร่งทนต่อแรงดันสูงถึง 800 atm

ในความเป็นจริงข้อต่อประเภทนี้จะแทนที่การเชื่อม และป้องกันข้อเสียของการเชื่อมเช่นการทำให้โลหะอ่อนตัวลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และการสะสมของข้อบกพร่องในเขตเปลี่ยนผ่านระหว่างโลหะและการเชื่อม

นอกจากนี้วิธีการเชื่อมต่อนี้ยังเหมาะสำหรับการเชื่อมครั้งสุดท้ายระหว่างการประกอบโครงสร้างเมื่อการเชื่อมเนื่องจากการรวมกันของโหนดและท่อกลายเป็นเรื่องยากที่จะเข้าถึง

บูชเหล่านี้ใช้ในเทคโนโลยีการบินอวกาศและยานยนต์

วิธีนี้ยังใช้ในการเชื่อมต่อและซ่อมแซมท่อสายเคเบิลใต้น้ำ

ในวงการแพทย์

  • ถุงมือที่ใช้ในกระบวนการฟื้นฟูสมรรถภาพและออกแบบมาเพื่อเปิดใช้งานกลุ่มกล้ามเนื้อที่ใช้งานที่มีความบกพร่องในการทำงาน พวกเขาสามารถใช้ในข้อมือ, ข้อศอก, ไหล่, ข้อเท้าและข้อต่อหัวเข่า
  • ขดลวดคุมกำเนิดซึ่งหลังจากการบริหารได้รับแบบฟอร์มการทำงานภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิของร่างกาย
  • ตัวกรองสำหรับการแทรกเข้าไปในหลอดเลือดของระบบไหลเวียนเลือด พวกเขาถูกนำมาใช้ในรูปแบบของเส้นลวดตรงโดยใช้มีดหลังจากนั้นพวกเขาจะอยู่ในรูปแบบของตัวกรองที่มีตำแหน่งที่กำหนด
  • ที่หนีบสำหรับหนีบเส้นเลือดที่อ่อนแอ
  • กล้ามเนื้อเทียมที่ถูกขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าช็อต
  • หมุดตรึงออกแบบมาเพื่อแก้ไขฟันปลอมที่กระดูก
  • อุปกรณ์ขยายประดิษฐ์สำหรับขาเทียมที่เรียกว่าการปลูกในเด็ก
  • การแทนที่ของกระดูกต้นขากระดูกอ่อน การเปลี่ยนวัสดุจะกลายเป็นการยึดตัวเองภายใต้การกระทำของรูปทรงกลม (หัวกระดูกต้นขา)
  • คันสำหรับการแก้ไขกระดูกสันหลังใน scoliosis
  • องค์ประกอบยึดแบบชั่วคราวในระหว่างการฝังเลนส์ประดิษฐ์
  • กรอบแว่นตา ที่ด้านล่างซึ่งติดตั้งกระจกด้วยลวด เลนส์พลาสติกจะไม่หลุดออกมาเมื่อเย็นลง กรอบไม่ยืดเมื่อทำความสะอาดเลนส์และใช้งานเป็นเวลานาน ผลที่ใช้ superelasticity.
  • การปลูกถ่ายกระดูกและข้อ
  • สายเพื่อแก้ไขฟัน

เตือนความร้อน

  • สัญญาณเตือนไฟไหม้
  • ตัวหน่วงไฟ
  • อุปกรณ์ส่งสัญญาณสำหรับอ่างอาบน้ำ
  • แหล่งจ่ายไฟฟิวส์ (ป้องกันวงจร)
  • อุปกรณ์สำหรับเปิดและปิดหน้าต่างโดยอัตโนมัติในเรือนกระจก
  • หม้อไอน้ำสำหรับการกู้คืนความร้อน
  • ที่เขี่ยบุหรี่พร้อมระบบเขย่าอัตโนมัติ
  • คอนแทคอิเล็กทรอนิกส์
  • ระบบป้องกันไอเสียที่มีไอน้ำมันเชื้อเพลิง (ในรถยนต์)
  • อุปกรณ์สำหรับระบายความร้อนออกจากหม้อน้ำ
  • อุปกรณ์สำหรับเปิดไฟตัดหมอก
  • เครื่องควบคุมอุณหภูมิในตู้อบ
  • แทงก์ล้างด้วยน้ำอุ่น
  • วาล์วควบคุมสำหรับระบายความร้อนและอุปกรณ์ทำความร้อนเครื่องยนต์ความร้อน

แอพพลิเคชั่นอื่น ๆ

  • Fokusu Boro, Japan ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ในเครื่องบันทึก สัญญาณอินพุตของเครื่องบันทึกจะถูกแปลงเป็นกระแสไฟฟ้าซึ่งทำให้ลวดจากไทเทเนียมนิกเกิล โดยการทำให้เส้นลวดยาวและสั้นลงปากกาของเครื่องบันทึกจะถูกเคลื่อนไหว ตั้งแต่ปี 1972 มีการผลิตหลายล้านหน่วย (ข้อมูล ณ สิ้นศตวรรษที่ 20) เนื่องจากกลไกไดรฟ์นั้นง่ายมากการแยกย่อยจึงหายากมาก
  • หม้อหุงข้าวไฟฟ้าแบบพาความร้อน ในการสลับการระบายอากาศในระหว่างการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟและการทำความร้อนด้วยการไหลเวียนของอากาศร้อนเซ็นเซอร์ไทเทเนียมไททาเนียมจะถูกนำมาใช้
  • วาล์วที่ละเอียดอ่อนของเครื่องปรับอากาศในห้อง ควบคุมทิศทางของลมในพอร์ตการล้างของเครื่องปรับอากาศที่ออกแบบมาสำหรับระบายความร้อนและความร้อน
  • เครื่องชงกาแฟ การหาค่าจุดเดือดรวมถึงวาล์วเปิดปิดและสวิตช์
  • โปรเซสเซอร์อาหารแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องทำความร้อนดำเนินการโดยกระแสวนที่เกิดขึ้นที่ด้านล่างของกระทะภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กแรง เพื่อไม่ให้ถูกไฟไหม้สัญญาณจะปรากฏขึ้นซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยองค์ประกอบในรูปแบบของขดลวดของไททาเนียมนิกเกิล
  • ตู้เก็บอิเล็กทรอนิกส์ มันขับสิ่งที่ทำให้ชื้นในระหว่างการงอกใหม่ของสารเหือดแห้ง
  • ในช่วงต้นปี 1985 โลหะผสมหน่วยความจำแบบฟอร์มที่ใช้ทำโครงบราได้รับชัยชนะในตลาด กรอบโลหะที่ด้านล่างของถ้วยประกอบด้วยลวดไทเทเนียมนิกเกิล นี่คือคุณสมบัติของ superelasticity ที่ใช้ ในกรณีนี้ไม่มีความรู้สึกของการปรากฏตัวของลวดความประทับใจของความนุ่มนวลและความยืดหยุ่น เมื่อเปลี่ยนรูป (ในระหว่างการซัก) มันคืนค่ารูปร่างได้อย่างง่ายดาย ขาย - 1 ล้านหน่วยต่อปี นี่เป็นหนึ่งในการใช้งานจริงครั้งแรกของวัสดุด้วย หน่วยความจำรูปร่าง.
  • การทำเครื่องมือหนีบต่าง ๆ
  • ปิดผนึกเคส microcircuits
  • ประสิทธิภาพสูงในการแปลงงานเป็นความร้อนในช่วงการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติก (ในไททาเนียมนิกเกิล) เกี่ยวข้องกับการใช้วัสดุดังกล่าวไม่เพียง แต่จะมีความหนืดสูง แต่ยังเป็นสารทำงานสำหรับตู้เย็นและปั๊มความร้อน
  • คุณสมบัติ superelasticity   มันถูกใช้เพื่อสร้างสปริงที่มีประสิทธิภาพสูงและสะสมพลังงานกล

วรรณกรรม

  • V. A. Likhachev และคณะ“ ผลกระทบของหน่วยความจำรูปร่าง”, L. , 1987
  • A. S. Tikhonov และคณะ“ การประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างในวิศวกรรมสมัยใหม่”, M. , 1981
  • V. N. Khachin“ ความทรงจำในแบบฟอร์ม”, M. , 1984

เป็นเวลานานความผิดปกติแบบยืดหยุ่นถูกพิจารณาว่าไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 มีการค้นพบวัสดุโลหะที่กว้างขวางซึ่งการกระทำเบื้องต้นของการเปลี่ยนรูปแบบไม่ยืดหยุ่นนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง วัสดุดังกล่าวมีการเปลี่ยนรูปแบบไม่ยืดหยุ่นได้ ปรากฏการณ์ของการฟื้นฟูรูปแบบที่เกิดขึ้นเอง - ผลหน่วยความจำรูปร่าง   (EPF) - สามารถตรวจสอบได้ทั้งในสภาพความร้อนและอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ในระหว่างการเปลี่ยนความร้อนวัสดุโลหะดังกล่าวสามารถเปลี่ยนรูปได้ซ้ำ ๆ

ความสามารถในการคืนค่าการเสียรูปไม่สามารถยับยั้งได้แม้จะมีกำลังแรงสูง ระดับของความเค้นปฏิกิริยาของวัสดุบางชนิดที่มี EPF สามารถ 1,000 ... 1,300 MPa

โลหะที่มี EPF เป็นตัวแทนที่โดดเด่นที่สุดของวัสดุที่มีคุณสมบัติพิเศษ ความสนใจที่เพิ่มขึ้นในปรากฏการณ์ทางโลหะวิทยานี้เกิดจากการผสมผสานที่ไม่เหมือนใครของคุณสมบัติทางกลทั่วไปความต้านทานความเหนื่อยล้าความต้านทานการกัดกร่อนและคุณสมบัติที่ผิดปกติเช่นหน่วยความจำแบบเทอร์โมกลศาสตร์ความเครียดเชิงปฏิกิริยา คุณสมบัติของโลหะผสมที่มี EPF นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติส่วนใหญ่ของโครงสร้าง ค่าของลักษณะทางกายภาพและทางกลเปลี่ยนแปลงไปหลายครั้งในช่วงการเปลี่ยนสถานะ austenite-martensite ที่สามารถย้อนกลับได้สำหรับโลหะผสมต่าง ๆ ซึ่งมักจะอยู่ในช่วงอุณหภูมิ -150 ... + 150 °С

จากโลหะผสมของ EPF จำนวนมากสิ่งที่น่าสนใจมากที่สุดสำหรับการใช้งานจริงคือองค์ประกอบของอะตอม Ti - Ni equi (เท่ากับจำนวนอะตอม) ซึ่งมักเรียกว่า Titanium Nickelide หรือ Nitinol ที่ใช้กันน้อยกว่าคือโลหะผสมทองแดงที่ถูกกว่า Cu-AI-Ni และ Cu-A1-Zn

เอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างคือตัวอย่างที่มีรูปร่างบางอย่างในสถานะออสเทนนิติกที่อุณหภูมิสูงขึ้นจะถูกเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกที่ต่ำกว่า หลังจากความร้อนสูงเกินไปพร้อมด้วยการแปลงกลับแบบฟอร์มลักษณะดั้งเดิมจะถูกกู้คืน รูปร่างหน่วยความจำมีผลกระทบในโลหะผสมที่โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงเทอร์โมพลาสติกมาร์เทนิกการเชื่อมโยงกันของโปรตรอนของเฟสออสเทนนิติกและมาร์เทนนิติกระยะเริ่มแรกฮิสเทรีซิส ในไททาเนียมไดออกไซด์การเปลี่ยนแปลงปริมาตรประมาณ 0.34% ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญน้อยกว่าในเหล็ก (ประมาณ 4%)

โลหะผสมกับ EPF มักถูกเรียกว่าวัสดุทางปัญญาซึ่งช่วยให้สามารถสร้างการออกแบบและเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในสาขาวิศวกรรมเครื่องกลการบินและอวกาศและจรวดเทคโนโลยีการสร้างเครื่องมือพลังงานยา ฯลฯ ให้เราพิจารณาวัตถุบางอย่างของการใช้โลหะผสมกับ EPF

การพัฒนาพื้นที่ใกล้และลึกเกี่ยวข้องกับการสร้างสถานีโคจรและการสร้างพื้นที่ขนาดใหญ่ การก่อสร้างวัตถุขนาดใหญ่เช่นแผงโซลาร์เซลล์และเสาอากาศอวกาศเป็นสิ่งจำเป็น ในรูป 1.1 เป็นแผนภาพของยานอวกาศที่มีองค์ประกอบที่ขยายตัวได้เอง เสาอากาศประกอบด้วยแผ่นและแท่งของโลหะผสม Ti-Ni ซึ่งพับเป็นเกลียวและวางในช่องในดาวเทียมเทียม หลังจากเปิดตัวดาวเทียมและวางลงในวงโคจรแล้วเสาอากาศจะร้อนขึ้นโดยใช้ฮีตเตอร์พิเศษหรือความร้อนของรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันเข้าสู่อวกาศ

เพื่อรองรับสิ่งอำนวยความสะดวกด้านเทคนิคต่างๆโมดูลที่พักอาศัยและอุตสาหกรรมจำเป็นต้องสร้างแพลตฟอร์มขนาดใหญ่ในพื้นที่เปิดโล่ง การส่งมอบไปยังพื้นที่ของยูนิตขนาดใหญ่สามารถทำได้ในทางเทคนิคเฉพาะในส่วนที่มีงานติดตั้งในภายหลัง วิธีการรวมชิ้นส่วนที่ใช้ในการผลิตจำนวนมากเช่นการเชื่อมการบัดกรีการติดกาวการโลดโผนและอื่น ๆ นั้นไม่ได้เป็นเช่นนั้น

มะเดื่อ 1.1

/ - เสาอากาศ; 2 -   แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ 3 - ตัวส่งพลังงาน 4 -   โคลงเชิงกล

มะเดื่อ 1.2 การเชื่อมต่อของชิ้นส่วนท่อ (/) โดยใช้ข้อต่อโลหะ (2) กับหน่วยความจำรูปร่าง:เกี่ยวกับ   - ก่อนการชุมนุมข   - หลังจากความร้อน

เหมาะสมในสภาพพื้นที่ ข้อกำหนดเฉพาะถูกวางไว้บนเพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยที่สูงมาก

ด้วยคุณสมบัติเหล่านี้ในใจเทคโนโลยีที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับการเชื่อมต่อองค์ประกอบในอวกาศโดยใช้การเชื่อมต่อโลหะผสม TN-1 ถูกสร้างขึ้นในประเทศของเรา เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการประกอบโครงสร้างโครงยึดจากโลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความยาวรวม 14.5 ม. และรูปตัดขวางในรูปแบบของสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้านข้าง 0.5 เมตร

ฟาร์มประกอบด้วยชิ้นส่วนท่อแต่ละชิ้น / ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 28 มม. ซึ่งเชื่อมต่อกันโดยใช้ข้อต่อ 2 จากโลหะพร้อมหน่วยความจำรูปร่าง (รูปที่ 1.2) คลัตช์ที่ใช้แมนเดรลถูกเปลี่ยนรูปที่อุณหภูมิต่ำเพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ หลังจากทำให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกกลับมาเส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของคัปปลิ้งจะถูกเรียกคืนเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางที่คัปปลิ้งก่อนขยายตัว ในกรณีนี้มีการสร้างแรงปฏิกิริยารีแอคทีฟอย่างมีนัยสำคัญองค์ประกอบที่เชื่อมต่อได้รับการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกซึ่งทำให้มั่นใจในการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง ฟาร์มถูกประกอบและติดตั้งในโมดูลดาราศาสตร์เชิงฟิสิกส์ควอนตัมของ Mir orbital complex ในปี 1991 ด้วยพื้นที่เดินเท้าเพียงสี่แห่งและใช้เวลาทั้งหมดประมาณหนึ่งวัน

หลักการก่อสร้างเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้ในการติดตั้งที่ความลึกขนาดใหญ่ของโครงสร้างใต้น้ำขนาดใหญ่

ข้อต่อสำหรับการเชื่อมต่อทางกลความร้อนของท่อถูกนำมาใช้ในการออกแบบจำนวนมาก (รูปที่ 1.3) พวกเขาใช้เพื่อเชื่อมต่อท่อของระบบไฮดรอลิกของเครื่องบินขับไล่ไอพ่น F-14 และไม่มีอุบัติเหตุจากการรั่วไหลของน้ำมัน ข้อดีของข้อต่อที่ทำจากโลหะผสมที่มีหน่วยความจำรูปร่างนอกเหนือจากความน่าเชื่อถือสูงคือการขาดความร้อนที่อุณหภูมิสูง (ซึ่งต่างจากการเชื่อม) ดังนั้นคุณสมบัติของวัสดุใกล้กับสารประกอบจึงไม่เสื่อมสภาพ ข้อต่อของสิ่งนี้

มะเดื่อ 1.3 การเชื่อมต่อท่อโดยใช้เอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่าง:

-   การแนะนำของท่อหลังจากการขยายตัวของการมีเพศสัมพันธ์; ข   - เครื่องทำความร้อน

ประเภทที่ใช้สำหรับท่อของเรือดำน้ำนิวเคลียร์และเรือพื้นผิวเพื่อซ่อมแซมท่อสำหรับสูบน้ำมันจากก้นทะเลและเพื่อจุดประสงค์นี้ใช้ข้อต่อขนาดใหญ่เส้นผ่าศูนย์กลาง - ประมาณ 150 มม. ในบางกรณีโลหะผสม Cu-Zn-A1 ยังใช้สำหรับการผลิตข้อต่อด้วย

Rivets และ bolts มักจะใช้สำหรับการเชื่อมต่อคงที่ของชิ้นส่วน อย่างไรก็ตามถ้ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะดำเนินการใด ๆ ในด้านตรงข้ามของชิ้นส่วนที่ยึด (ตัวอย่างเช่นในโครงสร้างกลวงที่ปิดสนิท) การดำเนินการยึดจะทำให้เกิดปัญหา

Stoppers ที่ทำจากโลหะผสมที่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างอนุญาตให้ใช้ในกรณีเหล่านี้เพื่อเมานต์โดยใช้การบูรณะรูปร่างเชิงพื้นที่ ตัวหยุดทำจากโลหะผสมที่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างและในสถานะเริ่มต้นตัวหยุดมีปลายเปิด (รูปที่ 1.4, ก)   ก่อนที่จะทำการยึดอุปกรณ์อุดนั้นจะถูกแช่ในน้ำแข็งแห้งหรืออากาศเหลวและทำให้เย็นลงอย่างพอเพียงหลังจากที่ปลายของจุกยืดตรง (รูปที่ 1.4, ข) จุกถูกแทรกลงในหลุมคงที่สำหรับการยึด (รูปที่ 1.4, ใน) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงอุณหภูมิห้องรูปร่างจะถูกคืนค่าจุดสิ้นสุดของการแยกพิน (รูปที่ 1.4, d) และการดำเนินการยึดจะเสร็จสมบูรณ์

การใช้โลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างในยาเป็นที่สนใจโดยเฉพาะ แอปพลิเคชันของพวกเขาเปิดกว้าง


มะเดื่อ 1.4 หลักการของการกระทำของตัวหยุดที่มีผลต่อหน่วยความจำรูปร่างของความเป็นไปได้ของการสร้างวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพใหม่ โลหะผสมที่ใช้ในการแพทย์ต้องมีคุณสมบัติเชิงกลที่สูงเท่านั้น พวกเขาไม่ควรสึกกร่อนในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพควรมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพกับเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ให้แน่ใจว่าไม่มีพิษสารก่อมะเร็งและต่อต้านการก่อตัวของเลือดอุดตันรักษาคุณสมบัติเหล่านี้เป็นเวลานาน หากอวัยวะที่ฝังที่ทำจากโลหะนั้นมีความสัมพันธ์กับโครงสร้างทางชีวภาพแล้วการเสื่อมสภาพ (การกลายพันธุ์) ของเซลล์ชีวภาพของโครงสร้างต่อพ่วงการอักเสบของเลือดทำให้เลือดไหลเวียนไม่ดี หากอวัยวะที่ฝังตัวนั้นเฉื่อยแล้วโครงสร้างเส้นใยที่เกิดขึ้นรอบ ๆ มันเนื่องจากเส้นใยคอลลาเจนที่เกิดขึ้นจากเซลล์จมูกของเส้นใย อวัยวะที่ปลูกถ่ายนั้นถูกปกคลุมด้วยชั้นบาง ๆ ของโครงสร้างเส้นใยนี้และสามารถมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพ

การทดลองพิเศษในสัตว์แสดงให้เห็นว่าโลหะผสมที่ใช้ระบบ Ti-Ni มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่และสูงกว่าเหล็กกล้าที่ทนต่อการกัดกร่อนและโลหะผสมโคบอลต์ - โคบอลต์ที่ใช้กันทั่วไปและสามารถใช้เป็นวัสดุทำงานในสิ่งมีชีวิตชีวภาพ การใช้โลหะผสมกับ EPF ในการรักษาพบว่าเข้ากันได้ดีกับเนื้อเยื่อและไม่มีปฏิกิริยาปฏิเสธโดยโครงสร้างทางชีวภาพของร่างกายมนุษย์

การแก้ไขของกระดูกสันหลังความโค้งต่าง ๆ ของกระดูกสันหลังไม่ว่าจะเป็นมา แต่กำเนิดหรือเนื่องมาจากนิสัยหรือสภาพที่เจ็บปวดนำไปสู่การเสียรูปอย่างรุนแรงเมื่อเดิน สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ก่อให้เกิดอาการปวดอย่างรุนแรง แต่ยังส่งผลอันตรายต่ออวัยวะภายในด้วย ในการผ่าตัดศัลยกรรมกระดูกการแก้ไขกระดูกสันหลังมักจะทำโดยใช้ก้าน Harinton ที่ทำจากสแตนเลส ข้อเสียของวิธีนี้คือการลดเวลาในการแก้ไขเบื้องต้น หลังการติดตั้ง 20 นาทีแรงแก้ไขจะลดลง 20% และหลังจาก 10-15 วัน - สูงสุด 30% ของต้นฉบับ การปรับเพิ่มเติมของความพยายามนั้นต้องใช้การดำเนินการที่เจ็บปวดซ้ำ ๆ และไม่สามารถบรรลุเป้าหมายได้เสมอไป หากใช้อัลลอยด์ที่มี EPF สำหรับก้าน Harinton แท่งนั้นสามารถติดตั้งได้ 1 ครั้งและไม่จำเป็นต้องทำการผ่าตัดครั้งที่สองอีก หากหลังการผ่าตัดก้าน Harinton จะถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของร่างกายเล็กน้อยคุณสามารถสร้างแรงแก้ไขที่จำเป็นได้ Ti-Ni-based โลหะผสมที่มีการเพิ่มของ Cu, Fe และ Mo มีประสิทธิภาพสำหรับวัตถุประสงค์นี้แสดงความยืดหยุ่นสูงในช่วงอุณหภูมิหลังจากการบูรณะรูปร่าง

อุปกรณ์แก้ไขที่มีโลหะผสมดังกล่าวจะสร้างค่าคงที่ของความเครียดบนกระดูกสันหลังในช่วงระยะเวลาการรักษาทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงการกำจัดของจุดสนับสนุนของอุปกรณ์

แผ่นสำหรับเชื่อมต่อกระดูกวิธีการดูแลทางการแพทย์ในกรณีที่กระดูกร้าวมีการตรึงบริเวณรอยร้าวในแผ่นในสภาวะที่แรงอัดกระทำบนกระดูกโดยใช้แผ่นที่ทำจากเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนหรือโลหะผสม Co-Cr

หากใช้โลหะผสมที่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างสำหรับแผ่นเชื่อมต่อจากนั้นก็เป็นไปได้ที่จะยึดโซนรอยแตกให้แน่นโดยการให้ความร้อนภายนอกของแผ่นกับอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิร่างกายเล็กน้อยหลังจากการผ่าตัดเล็กน้อยในขณะที่ไม่จำเป็นต้องทำการบีบอัดตามยาว

ปิ่นปักผมกระดุมดังกล่าวถูกนำมาใช้ในการดูแลทางการแพทย์สำหรับกระดูกหักของกระดูกหน้าแข้ง นอกจากนี้กระดุมที่ทำจากสแตนเลสส่วนใหญ่จะถูกแทรกเข้าไปในไขกระดูกซึ่งจะช่วยยึดกระดูก เมื่อใช้วิธีนี้กระดูกจะได้รับการแก้ไขเนื่องจากคุณสมบัติยืดหยุ่นของเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนดังนั้นจึงจำเป็นต้องแนะนำแกนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของรูเพื่อสร้างความผิดปกติในระดับสูง ในเรื่องนี้มีความเสี่ยงต่อความเสียหายของเนื้อเยื่อในบริเวณที่ใส่กิ๊บ

การผ่าตัดจะง่ายขึ้นเมื่อใช้โลหะผสมหน่วยความจำรูปทรง Ti-Ni สำหรับปิ่นปักผม ปิ่นปักผมเย็นก่อนฟื้นฟูรูปร่างเดิมที่อุณหภูมิของร่างกายซึ่งจะเพิ่มระดับของการตรึง

อุปกรณ์ลากโครงร่างคุณสมบัติของวัสดุจะใช้เมื่อสร้างแบบฟอร์มเพื่อสร้างความเค้นอย่างมากในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด

อุปกรณ์ที่ใช้ในการรักษากระดูกหักที่มีประสิทธิภาพโดยการดึงโครงกระดูกอย่างต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง

ลวดเพื่อแก้ไขตำแหน่งของฟันเพื่อแก้ไขตำแหน่งของฟันเช่น malocclusion ใช้ลวดที่ทำจากเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนซึ่งจะสร้างแรงยืดหยุ่น

ข้อเสียของลวดแก้ไขคือการยืดตัวเล็ก ๆ น้อย ๆ และทำให้พลาสติกเสียรูป ในการผลิตลวดโลหะผสม Ti-Ni แม้จะมีการเสียรูปแบบยืดหยุ่น 10% การเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกจะไม่เกิดขึ้นและยังคงรักษาแรงแก้ไขที่เหมาะสมไว้

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปริมาณสำรองที่ จำกัด ของเชื้อเพลิงฟอสซิลการเอาชนะวิกฤติพลังงานและต้นทุนการผลิตไฟฟ้าที่ยอมรับได้นั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานนิวเคลียร์และการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ในประเทศพัฒนาแล้วทั้งหมดของโลก พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานแห่งอนาคต

ตามหลักการของการดำเนินงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (TPP) แตกต่างกันเล็กน้อย ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนน้ำจะถูกต้มและไอน้ำที่เกิดขึ้นจะถูกส่งไปยังใบพัดของกังหันความเร็วสูงทำให้เกิดการหมุน เพลากังหันเชื่อมต่อกับเพลาของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งในระหว่างการหมุนสร้างพลังงานไฟฟ้า ความแตกต่างระหว่างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประกอบด้วยวิธีการทำน้ำร้อนให้เดือด หากถ่านหินหรือน้ำมันเตาถูกเผาในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนไปยังน้ำร้อนพลังงานความร้อนของปฏิกิริยาลูกโซ่ที่มีการควบคุมของฟิชชันยูเรเนียมจะถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

เครื่องปฏิกรณ์น้ำแบบเบา (LWR) ปัจจุบันใช้ในประเทศส่วนใหญ่เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์ประเภทนี้มีการดัดแปลงสองแบบ: เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูง (PWR) และเครื่องปฏิกรณ์เดือด (BWR) ซึ่งเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงเป็นเรื่องธรรมดา

ในรูป 1.5 เป็นแผนผังของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ที่ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์น้ำ - แสง (ด้วยแรงดันน้ำ) ในถังปฏิกรณ์ 9 เป็นโซนที่ใช้งานอยู่ 10   และวงจรแรก ในวงจรแรกน้ำจะไหลเวียนซึ่งเป็นสารหล่อเย็นและช้าลง


มะเดื่อ 1.5 โครงการโอน ความร้อนระหว่าง องค์ประกอบสถานี PWR:

1 - เปลือกคอนกรีต 2   - เปลือกทำจากเหล็กป้องกันการกัดกร่อน 3   - กังหัน 4   - เครื่องกำเนิด 5 - หอหล่อเย็น; 6 - ตัวเก็บประจุ; 7 - เครื่องกำเนิดไอน้ำ 8   - ปั๊มหมุนเวียน 9   - เรือเครื่องปฏิกรณ์ 10   - โซนที่ใช้งานอยู่ 11   - เครื่องชดเชยความดัน 12   - litel container น้ำจะระบายความร้อนจากแกนกลางไปยังการแลกเปลี่ยนความร้อน (เครื่องกำเนิดไอน้ำ 7) ซึ่งความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังวงจรที่สองซึ่งสร้างไอน้ำขึ้น การแปลงพลังงานเกิดขึ้นในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 4,   สถานที่ที่ใช้ไอน้ำเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า วงจรแรกที่มีท่อและส่วนประกอบทั้งหมดถูกล้อมรอบในภาชนะที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ 12.   ดังนั้นผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่มีกัมมันตภาพรังสีใด ๆ ที่สามารถหนีออกมาจากเชื้อเพลิงลงไปในน้ำของวงจรหลักจะถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อม

ในวงจรหลักน้ำที่ความดัน 15.5 MPa และที่อุณหภูมิสูงสุด 315 ° C เงื่อนไขเหล่านี้ป้องกันน้ำจากการเดือดเนื่องจากจุดเดือดของน้ำที่ความดัน 15.5 MPa สูงกว่า 315 ° C อย่างมีนัยสำคัญ

ในเครื่องปฏิกรณ์แต่ละเครื่องจะมีเซลล์ 16-25 เซลล์ (ขึ้นอยู่กับการออกแบบ) สำหรับแท่งควบคุม พวกมันจะถูกเคลื่อนย้ายโดยใช้แท่งควบคุมที่ลอดผ่านฝาของถังปฏิกรณ์ ไอน้ำออกจากกังหัน 3, การควบแน่นในคอนเดนเซอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ 6,   พลังงานความร้อนที่เหลืออยู่จะถูกปล่อยออกมา ระบบทำความเย็นบางระบบใช้หอระบายความร้อน

ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์ของสถานีที่ผลิตและถ่ายโอนพลังงาน (ถังปฏิกรณ์เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนปั๊มปั๊มถังท่อ) ประมาณ 90% ของค่าใช้จ่ายของสถานี อุปกรณ์จะต้องได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสมและทำจากวัสดุที่ประหยัด แต่รับประกันได้ว่าเป็นวัสดุที่เชื่อถือได้

พลังงานนิวเคลียร์มีความต้องการสูงในวัสดุโครงสร้างที่ใช้เทคโนโลยีการผลิตและการตรวจสอบประสิทธิภาพ วัสดุโครงสร้างภายใต้อิทธิพลของการฉายรังสีพบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่มีผลกระทบเป็นหลักเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อน จากการสัมผัสทุกประเภท (นิวตรอน a-   และอนุภาค p γรังสี) การฉายรังสีนิวตรอนมีอิทธิพลมากที่สุด

วัสดุที่ทนรังสี   วัสดุชื่อที่รักษาความมั่นคงของโครงสร้างและคุณสมบัติภายใต้การฉายรังสีนิวตรอน (ตาราง 1.11)

อัตราการกัดกร่อนของโลหะผสมอลูมิเนียมในน้ำปานกลางเพิ่มขึ้น 2-3 เท่าภายใต้สภาพการฉายรังสี เหล็กกล้าออสเทนนิติกโครเมียม - นิกเกิลในไอน้ำเปียกมีความอ่อนไหวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนและการแตกร้าวการกัดกร่อน

ผลกระทบที่อันตรายที่สุดของการสัมผัสคือการบวมของรังสี ในรูป 1.6 แสดงคุณสมบัติของการบวมด้วยรังสีของเหล็กและโลหะผสมหลายเกรด สามารถระงับการบวมได้ด้วย recombin ที่บังคับตามโครงสร้างตารางที่ 1.11

ผลกระทบของรังสีนิวตรอนต่อวัสดุต่าง ๆ

ฟลักซ์หนึ่งส่วนของนิวตรอนเร็ว, นิวตรอน / ซม. 2

วัสดุ

การสัมผัสกับรังสี

Polytetrafluoroethylene พื้นและเมธิลเมทาคริเลตและเซลลูโลส

ลดความยืดหยุ่น

อินทรีย์

ของเหลว

ปล่อยก๊าซ

ความแข็งแรงของผลผลิตเพิ่มขึ้น

สไตรีน

การลดแรงดึง

เซรามิค

วัสดุ

การลดลงของการนำความร้อน, ความหนาแน่น, ผลึก

พลาสติก

ไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง

คาร์บอน

ลดความเหนียวอย่างเห็นได้ชัดเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตเป็นสองเท่าเพิ่มการเปลี่ยนจากความหนืดเป็นการแตกหักแบบเปราะ

เหล็กกล้าทนการกัดกร่อน

ความแข็งแรงของผลผลิตเพิ่มขึ้นสามเท่า

อลูมิเนียม

ลดความเหนียวโดยไม่มีการแตกหักสมบูรณ์

โลหะเนื่องจากการสลายตัวต่อเนื่องของสารละลายของแข็งด้วยการขยายบางอย่างที่ส่วนต่อประสานของเมทริกซ์กับเฟสทุติยภูมิที่เกิดขึ้น สนามแรงของโครงสร้างเชิงซ้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวช่วยส่งเสริมการรวมตัวกันของข้อบกพร่องของการแผ่รังสีและลดอาการบวมอย่างมีนัยสำคัญ การชุบแข็งแบบกระจายขั้นสูงเป็นวิธีในการยับยั้งการบวมของรังสี

ความต้านทานการแผ่รังสีของวัสดุเครื่องปฏิกรณ์สามารถทำได้โดยการปฏิบัติตามเงื่อนไขต่างๆ เหล่านี้ ได้แก่


มะเดื่อ 1.6

V -   ปริมาณ; DR - การเปลี่ยนแปลงปริมาณ

องค์ประกอบทางเคมีที่ดีที่สุดและโครงสร้างของวัสดุสภาพการทำงาน: ระดับอุณหภูมิในการทำงานฟลักซ์นิวตรอนและคุณสมบัติของตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ผลกระทบนี้ประกอบด้วยความสามารถของวัสดุที่ไม่ได้บรรจุภายใต้อิทธิพลของความเค้นภายนอกและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพื่อสะสมความผิดปกติ (10–15%) สามารถย้อนกลับได้ทั้งเมื่อให้ความร้อนหรือในระหว่างการกำจัดความเค้นภายนอก (superelasticity) การเสียรูปสามารถสะสมได้ภายใต้การบรรทุกแบบแอคทีฟเช่นเดียวกับเมื่ออุณหภูมิของโลหะผสมได้รับผลกระทบจากความเครียดแกนเดียวหรือแรงเฉือน วัฏจักรหน้าที่โดยทั่วไปสำหรับวัสดุดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1 ความผิดปกติที่ระยะ b - c (รูปที่ 1) สะสมเนื่องจาก reorientation ของผลึกมาร์เทนไซต์ (ผลของความไม่ยืดหยุ่นของมาร์เทนซิติก) และยังคงอยู่หลังจากโหลดออก เอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างจะปรากฏที่เวที d - d (รูปที่ 1) ซึ่งวัสดุคืนค่ารูปร่างอย่างอิสระและสามารถพัฒนาได้อย่างมาก

เต็มตัว 1 - รูปแบบของการเสียรูปของแท่งที่มีผลกระทบหน่วยความจำรูปร่าง (a - d) และการพึ่งพาของเศษส่วนปริมาณ martensite q ต่ออุณหภูมิ T (d)

โลหะผสมที่มีหน่วยความจำรูปร่างนอกเหนือไปจากไททาเนียมนิกเกิล, รวมถึง AuCd, Cu - Al - Zn, AgCd ฯลฯ ผลหน่วยความจำรูปร่างขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกซึ่งมีลักษณะโดยการพึ่งพาที่อ่อนแอของอุณหภูมิเริ่มต้นและสิ้นสุด ธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลง, ไม่ตรงกันที่เห็นได้ชัด (hysteresis) ของอุณหภูมิของปฏิกิริยาไปข้างหน้าและย้อนกลับและสัญญาณอื่น ๆ การดัดแปลงอุณหภูมิสูงเรียกว่าออสเทนไนท์และการดัดแปลงที่อุณหภูมิต่ำเรียกว่ามาร์เทนไซท์ (รูปที่ 1) อุณหภูมิของการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของโลหะผสมอย่างมากการรักษาความร้อนและเชิงกล ตัวอย่างเช่นอุณหภูมิลักษณะของไทเทเนียมนิเกิลไซด์อยู่ในช่วง 30–80 °Сซึ่งไม่ค่อยเกิดขึ้นในช่วงเวลานี้อย่างไรก็ตามการผสมกับเหล็กจะลดอุณหภูมิลงประมาณ 150–200 °Сนั่นคือ –170 ... –70 °С

จลนพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิทมีการ hysteresis เด่นชัด (รูปที่ 1 e) ถ้าวัสดุเย็นลงจากสถานะออสเทนนิติกจะไม่เกิดการเปลี่ยนเฟส อย่างไรก็ตามเริ่มต้นจากอุณหภูมิลักษณะบางอย่างซึ่งมักจะเขียนโดย M s ผลึกมาร์เทนไซต์แรกปรากฏดังนั้นเศษส่วนของเฟสมาร์เทนซิติกในส่วนของวัสดุก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยการระบายความร้อนเพิ่มเติมขนาดและปริมาณของมันจะเพิ่มขึ้นจนกว่าผลึกจะเติมปริมาตรทั้งหมดที่อุณหภูมิ M f การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าโดยตรงและในที่ที่มีโหลดภายนอกจะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของการเสียรูปขนาดใหญ่ (ผลกระทบพลาสติกของการเปลี่ยนแปลง) ด้วยความร้อนที่ตามมาเริ่มจากอุณหภูมิ A s มาร์เทนไซต์จะเริ่มกลายเป็นออสเทนไนต์ ในกรณีนี้การเปลี่ยนรูปแบบสะสมจะเริ่มหายไปอย่างช้า ๆ จนกระทั่งอุณหภูมิสูงขึ้นเหนือ A f และรูปร่างจะถูกเรียกคืน

โลหะผสมดังกล่าวถูกนำมาใช้เป็นรากฟันเทียมชีวการแพทย์: ขดลวด, สายทันตกรรมจัดฟัน, ตัวกรอง, ยึด, วงเล็บสำหรับ osteosynthesis, แผ่น, ฯลฯ .

เมื่อใช้โลหะผสมกับ EPF ในการแพทย์จำเป็นต้องให้พวกเขาไม่เพียง แต่ให้ความน่าเชื่อถือของการปฏิบัติหน้าที่ทางกล แต่ยังมีความน่าเชื่อถือทางเคมี (ความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพของทรัพย์สินในสื่อชีวภาพความต้านทานต่อการสลายตัวการสลายตัวการกัดกร่อน) ความต้านทานต่อการอุดตันในเลือดและแอนติเจน) องค์ประกอบโลหะที่เรียบง่ายมีผลเป็นพิษที่แข็งแกร่ง แต่เมื่อรวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ ผลของการลดความเป็นพิษซึ่งตรวจพบร่วมกัน อย่างไรก็ตามสิ่งที่สำคัญกว่าการก่อตัวของไอออนคือความสามารถในการละลายของฟิล์มที่ผ่านการดูดซับซึ่งเกิดขึ้นบนพื้นผิวของโลหะ ตัวอย่างเช่นโลหะผสมนิกเกิล - โครเมียม, อัลลอยด์โคบอลต์โครเมียมบริสุทธิ์ Ti, Ti - 6Al - โลหะผสม 4V [% (at.)] ใช้เป็นวัสดุชีวภาพประกอบด้วยองค์ประกอบที่มีพิษรุนแรงในรูปแบบขององค์ประกอบที่เรียบง่าย แต่ฟิล์มที่เกิดขึ้นสัมผัสกับทางชีวภาพ สิ่งมีชีวิตนั้นค่อนข้างมีเสถียรภาพ

โลหะและโลหะผสมแต่ละชิ้นมีตาข่ายคริสตัลของตัวเองสถาปัตยกรรมและขนาดของ
  โตราห์มีการตั้งค่าอย่างเคร่งครัด สำหรับโลหะหลายชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน
  ยังคงเหมือนเดิมและช่วงเวลาที่เกิดขึ้นเมื่อมีการปรับโครงสร้าง การเปลี่ยนแปลงดังกล่าว
  ชนิดของโครงผลึก - การแปลง polymorphic - สามารถทำได้โดยสอง
  วิธี:
  1) ที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากการแพร่ที่การเคลื่อนที่ของอะตอมสูง
  2) ที่อุณหภูมิต่ำเนื่องจากการเคลื่อนไหวแบบรวมกลุ่มของอะตอมซึ่ง
  นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในรูปร่างของปริมาณของโลหะผสม (ปราศจากการเฉือนการกระจายความร้อนเทอร์โมพลาสติก)
  การแปลงเทนนิติกด้วยการก่อตัวของผลึกตาข่ายใหม่ - มาร์เทนไซต์
  ที่อุณหภูมิสูงในสถานะออสเทนนิติกโลหะผสมจะมีตาข่ายลูกบาศก์
  เมื่อเย็นตัวโลหะผสมจะผ่านเข้าสู่เฟสมาร์เทนซิติกซึ่งจะกลายเป็นเซลล์โครงตาข่าย
  beeped parallelepipeds เมื่อถูกความร้อนแล้วขั้นตอนออสเทนนิติกก็จะถูกนำกลับมาใช้
  รูปร่างเดิมของผลิตภัณฑ์โลหะผสมที่มี "หน่วยความจำรูปร่าง" จะถูกกู้คืนเช่นกัน
  การเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกเป็นหนึ่งในวิธีพื้นฐานในการสร้างผลึกใหม่
  ของตาข่ายในกรณีที่ไม่มีการแพร่กระจายลักษณะของเหล็กโลหะบริสุทธิ์ที่ไม่ใช่เหล็ก
  โลหะผสม, เซมิคอนดักเตอร์, โพลิเมอร์
  เอฟเฟกต์ "หน่วยความจำ" - การคืนค่ารูปร่างและขนาดเริ่มต้นของผลึกหลังจากนั้น
  การเปลี่ยนแปลงระหว่างการเปลี่ยนรูปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของเทอร์โมอิลาสติกมาร์เทนซิติก
  ในระหว่างการรักษาความร้อนในบางโหมด
การเปลี่ยนแปลงรูปร่างเป็นคุณสมบัติหลักของการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกซึ่งผลกระทบจาก
  ผลกระทบของ“ ความทรงจำ” ของโลหะผสมซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็น แต่ไม่เพียงพอสำหรับการสำแดง
  พลังงานอิสระของผลึกมาร์เทนไซต์นั้นน้อยกว่าระยะเริ่มต้นซึ่งกระตุ้น
  การพัฒนาของการเปลี่ยนแปลง martensitic การเปลี่ยนแปลงช้าลงเนื่องจากการเกิดขึ้นของอินเตอร์เฟซ
  ขั้นตอนเก่าและใหม่และเพิ่มพลังงานฟรี การเจริญเติบโตของผลึกมาร์เทนซิติก
  เปลี่ยนรูปเสียงรอบข้างซึ่งต่อต้านสิ่งนี้ มีพลังงานยืดหยุ่น
  รบกวนการเจริญเติบโตของผลึกต่อไป เมื่อพลังงานนี้เกินขีด จำกัด ยืดหยุ่น
  แขกมีความผิดปกติอย่างรุนแรงของวัสดุในบริเวณใกล้เคียงกับขอบเขตของเฟสและ
  การเจริญเติบโตของคริสตัลหยุด ในเหล็กกระบวนการทำงานเกือบจะทันที
  ผลึกมาร์เทนไซท์จะเติบโตเป็นขนาดสุดท้าย)
  Martensite เป็น austenite reverse transition (ในช่วงอุณหภูมิสูง, ปราศจากการแพร่กระจาย
  การจัดเรียงใหม่ของตาข่ายขัดเป็นเรื่องยาก) เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเมื่อเข้า
  ผลึกออสเทนไนต์จะเติบโตโดยไม่มีการเปลี่ยนไปเป็นรูปเริ่มต้น (อะตอมจะไม่ตกบน
  สถานที่เดิม)
  ในโลหะผสมที่มี "หน่วยความจำ" เมื่อเย็นตัวผลึกมาร์เทนซิติกจะเติบโตอย่างช้าๆที่
  เมื่อถูกความร้อนก็จะค่อยๆหายไปซึ่งจะทำให้เกิดความสมดุลของอินเตอร์เฟซ
  ระหว่างพวกเขาและช่วงเริ่มต้น ขอบเขตระหว่างเฟสจะทำงานคล้ายกันถ้า
  แทนที่ความร้อนและความร้อนตามลำดับโดยใช้และถอดโหลด - เทอร์โมพลาสติก
  สมดุลเฟสในของแข็ง
  การเปลี่ยนแปลงเทอร์โมพลาสติกมาร์เทนซิติกมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง
  ผลึกของออสเทนไนต์ซึ่งส่วนใหญ่จะให้ "ความทรงจำ" ของโลหะ
  56 วัสดุพอลิเมอร์อัจฉริยะ (IPM)
  ผลโดยตรงจากการเปลี่ยนแปลงของเทอร์โมพลาสติกเชิงเทอร์โมซิสติกสามารถย้อนกลับได้
  เปลี่ยนรูปร่างของของแข็งอันเป็นผลมาจากการระบายความร้อนและความร้อนเป็นระยะ
  เครื่องยนต์) โลหะที่มี“ หน่วยความจำ” (ตัวอย่างเช่นนิทินอล)“ เรียกคืน” ต้นฉบับ
  รูปร่างเมื่อถูกความร้อนหลังจากการเสียรูปเบื้องต้นของตัวอย่าง
  ในตอนท้ายของทศวรรษ 1960 สาขาการวิจัยทางกายภาพและทางเทคนิค
  การประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์ของ "หน่วยความจำรูปร่าง" ในโลหะผสม
  มีอัลลอยด์มาร์เทนซิติกหลายร้อย แต่จำนวนของโลหะผสมที่มีผลกระทบ
  "ความทรงจำ" ของรูปแบบมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างไม่มีนัยสำคัญ การย้ายถิ่นฐานโดยรวม
  อะตอมในทิศทางที่แน่นอนพร้อมด้วยธรรมชาติ (martensite -
  noy) ความผิดปกติของวัสดุ (การจัดเรียงขัดแตะ) ซึ่งพื้นที่ใกล้เคียงและ interatomic
พันธบัตรอะตอมไม่ได้ถูกละเมิด (มันยังคงเป็นไปได้ที่จะกลับไปยังตำแหน่งก่อนหน้านี้ของพวกเขา
  ไปที่รูปแบบดั้งเดิม) ผ่านภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น "หน่วยความจำ" ของแต่ละบุคคล
  คริสตัล - นี่ไม่ใช่ความทรงจำของปริมาตรทั้งหมดของโลหะผสมซึ่งมักจะมีคริสตัลไลน์
  โครงสร้างใบไม้
  ผลึกเดี่ยว (ธัญพืช) แตกต่างกันไปในการวางแนวของโปรยคริสตัล
  การเปลี่ยนแปลงของอะตอมในระหว่างการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกเกิดขึ้นในระนาบตามแนวระนาบ
  กระดูกและทิศทาง เนื่องจากการวางแนวของเกรนที่แตกต่างกันการเลื่อนในแต่ละเกรนผ่าน
  ไปในทิศทางที่แตกต่างกันและแม้จะมีความผิดปกติอย่างมีนัยสำคัญของผลึกแต่ละชนิด
  ตัวอย่างโดยรวมไม่พบการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง มันเกิดขึ้นเมื่อ
  ถ้าผลึกอยู่ในทิศทางเดียว การปกครองบังคับซึ่งเมื่อใด
  การเปลี่ยนแปลงเชิงเทนนิคนั้นจัดองค์กรที่สำคัญของผลึกคือ
  โหลดภายนอก
  ในการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกอะตอมเคลื่อนที่ไปในทิศทางของภายนอก
  โหลด (ตัวอย่างโดยรวมการเสียรูปประสบการณ์) กระบวนการพัฒนาจนกระทั่ง
  วัสดุทั้งหมดไม่ได้ถูกเปลี่ยนรูปไปในทิศทางของแรงโดยไม่ทำให้อะตอมแตก
  พันธบัตรและการละเมิดความใกล้ชิดของอะตอม เมื่อถูกความร้อนก็จะกลับสู่ตำแหน่งเดิม
  การกู้คืนรูปแบบดั้งเดิมของปริมาณทั้งหมดของวัสดุ
  ผลของ“ หน่วยความจำ” นั้นขึ้นอยู่กับดุลยภาพของเทอร์โมอิลาสติคและการควบคุม
  ภาระ การแปรรูปทางความร้อนเชิงกลแบบพิเศษของโลหะผสมสร้าง
  แรงดันไฟฟ้าซึ่งการกระทำระหว่างการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกมีความคล้ายคลึงกับการกระทำของภายนอก
  ภาระ เมื่อระบายความร้อนด้วยโลหะผสมจะเกิดขึ้นในรูปแบบเดียวเมื่อถูกความร้อน
  กลับไปที่เดิม (แผ่นเปลี่ยนเป็นแหวนเมื่อระบายความร้อนเมื่อความร้อน -
  เปิดออกหรือกลับกัน)
  วัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่างสามารถแสดงความเป็นพิเศษได้อย่างมาก
  การก่อตัวเมื่อการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกเกิดจากการใช้โหลดภายนอกและ
  ไม่เย็นซึ่งใช้ในการสร้างโช้คอัพสปริงแบตเตอรี่
  พลังงานกล) มีความแข็งแรงของวงจรสูง (ไม่มีการสะสมเกิดขึ้น
  ข้อบกพร่องของโครงสร้าง) และความสามารถสูงในการกระจายพลังงานเชิงกล (กับมาร์ติน
  ในการแปลงโครงสร้างการจัดเรียงของผลึกขัดเงาใหม่จะมาพร้อมกับการเปิดตัว
  หรือการดูดซับความร้อนหากภาระภายนอกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก
  พลังงานกลไปสู่ความร้อน ด้วยเอฟเฟกต์หน่วยความจำกระบวนการก็จะถูกสังเกตเช่นกัน
  เปลี่ยนความร้อนให้เป็นงาน)
การเปลี่ยนแปลงของรูปร่าง (ที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นระยะ) ของโลหะที่มีหน่วยความจำ
  พร้อมด้วยการรวมตัวกันของกองกำลัง interatomic ที่มีประสิทธิภาพ แรงดันการขยายตัว
  ชนิดนี้ถึง 7 t / cm2 ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุของผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดต่าง ๆ
  และการกำหนดค่าต่าง ๆ จะโค้งงอขยายบิดเป็นเกลียว (สามารถตั้งโปรแกรมรูปแบบได้)
  โลหะที่มีหน่วยความจำรูปร่าง ได้แก่ โลหะผสมนิทินอล, นิทินอล -55 (มีเหล็ก), นิเกิล
  ไทเทเนียมไทเทเนียม VTN-27, VT-16, VT23 (การรักษาความร้อนในโหมดพิเศษใน 2-3
  ครั้งถูกกว่าและเบากว่าไททาเนียมนิกเกิล 1.5 เท่า) อัลลอยด์ทำจากแมงกานีส 28-34% และ
  5–7% ซิลิกอนเทอร์เฟนอล (โลหะผสมแมกนีโตสตริกทีฟช่วยลดการสั่นสะเทือนที่ความถี่ต่ำ)
  การสั่นสะเทือน)
  วัสดุพอลิเมอร์อัจฉริยะ (IPM) 57
  โลหะผสมแมงกานีสที่ใช้มีช่วงอุณหภูมิของความร้อนสูงสุด
  การสร้างที่ 20-40 ° C และเรียกคืนรูปร่างที่ต้องการในช่วงอุณหภูมิจาก
  –100 ถึง 180 °С
  วิธีโลหะวิทยาแบบผงให้ผล (Fukuda Metal Co. ) Cu-Zn- อัลลอยด์
  อัลที่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างเผา (700 MPa, 900 ° C, 0.1% โดยน้ำหนักอลูมิเนียมฟลูออไรด์
  ผงของโลหะผสม Cu-Zn (70:30), Cu-Al (50:50) และทองแดง (ขนาดเม็ด 20–100 ไมครอน) โลหะผสม
  คืนค่ารูปร่างหลังจากยืด 10%
  เมื่อเย็นตัวโลหะผสมจะผ่านเข้าสู่เฟสมาร์เทนซิติกซึ่งต้องขอบคุณ
  พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเซลล์ของผลึกขัดแตะกลายเป็นพลาสติกและที่
  การกระทำเชิงกลของผลิตภัณฑ์จากโลหะผสมที่มี "หน่วยความจำ" (nitinol และอื่น ๆ ) สามารถกำหนดได้
  เกือบการกำหนดค่าใด ๆ ที่จะยังคงอยู่จนกระทั่งอุณหภูมิ
  เกินความสำคัญซึ่งในระยะ martensitic จะกลายเป็นข้อเสียอย่างมีพลัง
  โลหะผสมจะเข้าสู่ระยะ austenitic ด้วยการคืนค่ารูปร่างดั้งเดิมของผลิตภัณฑ์ อย่างไรก็ตาม
  การเสียรูปไม่ควรเกิน 7–8% ไม่เช่นนั้นแบบฟอร์มจะไม่ฟื้นตัวเต็มที่
  นิทินอลอัลลอยด์ได้รับการพัฒนาที่“ จดจำ” ในเวลาเดียวกันกับรูปร่างของผลิตภัณฑ์
  สอดคล้องกับอุณหภูมิสูงและต่ำ ผลความจำในโลหะผสมนิทินอล
  แสดงอย่างชัดเจนและช่วงอุณหภูมิสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำในช่วงจาก
  อย่างไรก็ตามมีกี่องศาถึงหลายสิบองศาโดยแนะนำองค์ประกอบการปรับเปลี่ยนให้เป็นอัลลอยด์
  cyclic margin, จำนวนของสายพันธุ์ควบคุม (iterations) ไม่เกิน 2000,
  หลังจากนั้นโลหะผสมจะสูญเสียคุณสมบัติของพวกเขา
  เส้นใยนำไฟฟ้าเกิดจากเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 μmอัลลอยด์
  ด้วยอนุภาคนาโนไทเทเนียมและนิเกิลเปลี่ยนความยาวได้ 12–13% สำหรับการวนซ้ำ 5 ล้านครั้งและ
ใช้ในกล้ามเนื้อเทียม Nanomuscular (นาโนแอคชูเอเตอร์กล้ามเนื้อ, นาโน)
  Muscle, USA, Johnson Electric, KHP, 2003) พัฒนาพลังงานมากกว่าพันเท่า
  กล้ามเนื้อมนุษย์และมอเตอร์ไฟฟ้ามากกว่า 4000 เท่าด้วยความเร็วในการตอบสนอง
  0.1 วินาทีพร้อมการเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งอย่างราบรื่นด้วยความเร็วที่กำหนด (mic
  การควบคุมโปรเซสเซอร์)
  วัสดุที่มีหน่วยความจำแบบแม่เหล็ก
  การเปลี่ยนแปลงถูกกระตุ้นโดยสนามแม่เหล็กโดยตรงหรือใช้ร่วมกับอุณหภูมิ
  และโหลด) และหน่วยความจำไฟฟ้า (การแปลง martensitic มาพร้อมกับ
  การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพในคุณสมบัติตัวนำ - เซมิคอนดักเตอร์, พาราแมกเนติ - เฟอ
  romagnet) ซึ่งเป็นสัญญาสำหรับการสร้างแอคทูเอเตอร์สำหรับวัตถุประสงค์ทางวิศวกรรมวิทยุ IM
  เพื่อลดการมองเห็นเรดาร์

โลหะผสมบางชนิดมีคุณสมบัติที่น่าทึ่ง: จำรูปร่างของมันได้ งานด้านการศึกษาและการประยุกต์ใช้งานของโลหะผสมดังกล่าวกำลังดำเนินการในหลายประเทศ ฤดูใบไม้ผลิถูกบีบแล้วปล่อยมันกลับสู่สภาพเดิมทันที สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับไม้บรรทัดเหล็กโค้งยางยืด ... วัสดุในทุกกรณีนี้จะคืนค่าขนาดและรูปร่างดั้งเดิม ดูเหมือนเป็นธรรมชาติและไม่แปลกใจใคร แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นภายในขอบเขตของการเสียรูปยืดหยุ่นเท่านั้น หากเกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของวัสดุการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกจะเกิดขึ้น ตอนนี้หลังจากลบภาระเขาจะไม่ใช้รูปแบบเริ่มต้นสำหรับสิ่งนี้มีความจำเป็นต้องเปลี่ยนรูปวัสดุในทิศทางตรงกันข้าม นี่เป็นแนวคิดที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป

เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยค้นพบโลหะผสมที่แม้หลังจากการเสียรูปพลาสติกก็สามารถ“ เรียกคืน” รูปร่างดั้งเดิมของพวกเขาได้ ลองจินตนาการว่าชิ้นส่วนของลวดจากโลหะผสมดังกล่าวนั้นงอเพื่อที่จะอยู่ในรูปของคำว่า "MEMORY" หลังจากนี้อาจมีรอยย่น แต่มันก็คุ้มค่าที่จะอุ่นขึ้นอีกหน่อยเพราะเธอ“ เขียน” คำว่า“ หน่วยความจำ” ด้วยตัวเธอเองอีกครั้ง ตามธรรมชาติแล้วการทดลองดังกล่าวน่าประหลาดใจและถูกมองว่าเป็นกลลวง

การศึกษาคุณสมบัติปรากฎการณ์ของโลหะแสดงให้เห็นว่ากลไกของมันถูกกำหนดโดยกระบวนการที่ละเอียดมากที่เกิดขึ้นกับผลึกตาข่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่งปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "สมดุลเทอร์โมอิลาสติกในของแข็ง" ครั้งแรกมันถูกทำนายโดยสมาชิกเต็มรูปแบบในทางทฤษฎีของ Academy of Sciences ของยูเครน SSR G.V. Kurdyumov แล้วมันก็เป็นที่ยอมรับทดลองโดยเขาและผู้ร่วมงานของเขา L.G.

แม้แต่การนำเสนอที่เป็นที่นิยมของสาระสำคัญของปัญหาที่เกี่ยวข้องกับเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างในโลหะผสมก็แสดงให้เห็นว่ามีข้อมูลจำนวนหนึ่งที่ได้รับคำสั่งจากสาขาวิทยาศาสตร์โลหะ

การเปลี่ยนแปลงของ Martensitic

โลหะและโลหะผสมแต่ละชนิดมีโครงผลึกของตัวเองโครงสร้างและขนาดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด แต่สำหรับโลหะหลายชนิดที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิความดันตาข่ายไม่เหมือนเดิม: ช่วงเวลาที่เกิดขึ้นเมื่อมีการปรับโครงสร้าง การเปลี่ยนแปลงประเภทผลึกขัดแตะ - การเปลี่ยนแปลง polymorphic - ดังกล่าวสามารถทำได้สองวิธี

เพื่อความชัดเจนลองนึกภาพกริดในรูปแบบของอาคารที่ทำจากบล็อกเด็ก ตอนนี้วิธีการสร้างอาคารของสถาปัตยกรรมอื่นจากก้อนเดียวกัน (อะตอม) (เพื่อ "ทำให้" การเปลี่ยนแปลง polymorphic)? คำตอบนั้นชัดเจน: แยกชิ้นส่วนของอาคารเก่าและสร้างใหม่ แน่นอนว่าตอนนี้แต่ละลูกบาศก์สามารถอยู่ที่ใดก็ได้ในอาคารใหม่ล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านคนอื่น ๆ สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้เพราะในระหว่างเปเรสทรอยก้าเส้นทางของคิวบ์นั้นเป็นแบบส่วนบุคคล - มันไม่ได้เชื่อมต่อกับผู้อื่น ด้วยวิธีนี้ทำให้มีการจัดเรียงใหม่หากการเคลื่อนที่ของอะตอม - การแพร่กระจาย - สูงพอที่จะทำให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวของพวกเขาไปยังสถานที่ใหม่ สิ่งนี้เป็นไปได้เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลง polymorphic ที่อุณหภูมิสูง

และการจัดเรียงโครงตาข่ายจะเกิดขึ้นได้อย่างไรในกรณีเหล่านี้เมื่ออุณหภูมิการแปรรูปโพลีมอร์ฟิคต่ำ จากมุมมองที่กระฉับกระเฉงการปรับเปลี่ยนของตาข่ายที่อุณหภูมิสูงนั้นจำเป็นต้องได้รับการจัดเรียงใหม่ แต่การกระจายตัวของอะตอมไม่ได้เกิดขึ้นจริงเนื่องจากพลังงานของการสั่นสะเทือนความร้อนไม่เพียงพอสำหรับการแยกออกจากเพื่อนบ้าน ดังนั้นจะต้องมีวิธีการอื่นที่ปราศจากการแพร่กระจาย?

อันที่จริงวิธีการดังกล่าวถูกค้นพบในการศึกษาหนึ่งในกระบวนการที่เก่าแก่ที่สุดของการรักษาความร้อนของการชุบเหล็ก เป็นผลให้มันสร้างเฟสด้วยตาข่ายคริสตัลใหม่ - มาร์เทนไซต์ ดังนั้นวิธีการฟื้นฟูตาข่ายจึงถูกเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก

ต่อมาปรากฎว่าการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกมักเป็นหนึ่งในวิธีพื้นฐานของการจัดเรียงผลึกตาข่ายใหม่ มันเป็นลักษณะที่ไม่เพียง แต่สำหรับเหล็กเท่านั้น แต่ยังสำหรับโลหะบริสุทธิ์, โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก, เซมิคอนดักเตอร์และโพลีเมอร์เสมอเมื่อการจัดเรียงของตาข่ายถูกบังคับให้เกิดขึ้นในกรณีที่ไม่มีการแพร่กระจาย

อะไรคือคุณสมบัติของการปรับโครงสร้างของขัดแตะด้วยวิธีการแปรสภาพแบบแพร่กระจายนี้? ลองกลับไปที่โมเดลของเราด้วยลูกบาศก์ ตอนนี้มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกตึกเก่าออกเป็นลูกบาศก์ - ไม่มีการแพร่กระจาย ยังมีความเป็นไปได้อีกประการหนึ่ง: โดยไม่ต้องฉีกก้อนออกจากกัน (โดยไม่ทำลายพันธะระหว่างโมเลกุล) ย้ายพวกมันโดยสหกรณ์ทั้งหมดเกือบจะพร้อมกันจากตำแหน่งเดิมไปยังตำแหน่งใหม่ เป็นที่ชัดเจนว่าการเคลื่อนไหวแบบรวมกลุ่มที่มีการประสานกันคือการเฉือน (ดังนั้นการแปลง martensitic บางครั้งเรียกว่าการเฉือน)

การเปลี่ยนแปลงความร่วมมือของอะตอมย่อมนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของปริมาตรของโลหะผสมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การเปลี่ยนรูปร่างเป็นคุณสมบัติหลักของการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติก

มันมีความเกี่ยวข้องกับผลกระทบของโลหะผสมหน่วยความจำ แต่ไม่ควรคิดว่าโลหะผสมใด ๆ ที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงมาร์เทนซิทมีหน่วยความจำ ที่จะชัดเจนจากสิ่งต่อไปนี้การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบในระหว่างการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเป็นเงื่อนไขที่จำเป็น แต่ไม่เพียงพอสำหรับการรวมตัวกันของหน่วยความจำ

ในประวัติศาสตร์ระยะยาวของการศึกษาการเปลี่ยนแปลง martensitic เหตุการณ์สำคัญสามเหตุการณ์สามารถแยกแยะได้ว่ามีผลกระทบโดยตรงต่อการก่อตัวของพื้นที่โง่ใหม่ที่ศึกษาและใช้ผลความจำรูปร่างในโลหะผสม

เหตุการณ์แรก. ในปี 1949 ในวารสาร "รายงานของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต" ปรากฏบทความโดย G. V. Kurdyumov และ L. G. Handros "ในดุลยภาพเทอร์โมอิลาสติกในการเปลี่ยนแปลง martensitic" ผู้เขียนในหนึ่งในโลหะผสมทองแดงค้นพบคุณสมบัติที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ของการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก

ที่นี่เราต้องหันไปใช้รูปภาพคลาสสิคของการเปลี่ยนแปลงมาร์เทนซิติก พลังงานอิสระของผลึกมาร์เทนไซท์ที่เกิดขึ้นใหม่นั้นน้อยกว่าระยะเริ่มต้น นี่คือสิ่งที่กระตุ้นการพัฒนาของการเปลี่ยนมาร์เทนซิติก อย่างไรก็ตามยังมีอุปสรรค ประการแรกนี่คือการเพิ่มขึ้นของพลังงานฟรีเนื่องจากลักษณะของอินเทอร์เฟซระหว่างเฟสเก่าและใหม่ นอกจากนี้ผลึกที่กำลังเติบโตของเฟสมาร์เทนซิติกยังถูกบังคับให้เปลี่ยนรูปเมทริกซ์โดยรอบซึ่งแน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่สามารถต้านทานได้ เป็นผลให้พลังงานความยืดหยุ่นเกิดขึ้นซึ่งป้องกันการเจริญเติบโตของผลึก การสะสมของพลังงานยืดหยุ่นเป็นเหมือนการหดตัวในฤดูใบไม้ผลิเมื่อคริสตัลเติบโต เมื่อพลังงานนี้เกินขีด จำกัด ความยืดหยุ่นสปริงจะแตกตัวเหมือนเดิมซึ่งทำให้เกิดการเสียรูปของวัสดุในบริเวณใกล้เคียงกับขอบเขตเฟส การเจริญเติบโตของคริสตัลหยุด กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็วเช่นเดียวกับการระเบิดและจากนั้นผลึกมาร์เทนไซท์แต่ละก้อนจะเติบโตจนเกือบถึงขั้นสุดท้าย ในเหล็กกล้าการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกเกิดขึ้นแบบนั้น

การเปลี่ยนกลับของ martensite ไปเป็น austenite (ที่เรียกว่าช่วงอุณหภูมิสูงของเหล็กที่ก่อตัวขึ้น) ไม่สามารถเกิดขึ้นได้โดยกลไก "ระเบิด" แบบย้อนกลับ ฤดูใบไม้ผลิแตกเขตแดนระหว่างเฟสถูกละเมิดและตอนนี้การจัดเรียงผกผันที่ปราศจากการผกผันและการจัดเรียงเฉือนใหม่ของตาข่ายเป็นเรื่องยาก ความร้อนสูงมากของโลหะผสมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ผลึกออสเทนไนต์เริ่มที่จะเป็นนิวเคลียสและเติบโตในระดับความลึกของมาร์เทนไซต์ อย่างไรก็ตามรูปแบบดั้งเดิมของพวกเขาตามกฎไม่คืนค่า (อะตอมไม่ตกอยู่ในสถานที่เดิม)

ความผิดปกติของการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกซึ่งพบในโลหะผสมทองแดงประกอบด้วยความจริงที่ว่าเมื่อเย็นตัวผลึกมาร์เทนซิติกเติบโตอย่างช้าๆและค่อยๆหายไปเมื่อถูกความร้อน หากเราทำการเปรียบเทียบกับฤดูใบไม้ผลิต่อไปเราสามารถพูดได้ว่าในกรณีนี้มันจะหยุดการเติบโตของผลึกก่อนที่มันจะยุบ ผลึกมาร์เทนไซท์ดูเหมือนจะเป็นสปริงโหลดซึ่งทำให้แน่ใจได้ถึงความสมดุลแบบไดนามิกของขอบเขตระหว่างมันและเฟสเริ่มต้น: ในระหว่างการระบายความร้อนขอบเขตจะเลื่อนไปในทิศทางเดียวและเมื่อถูกความร้อนในทิศทางตรงกันข้าม

ปรากฏการณ์ใหม่เรียกว่าดุลยภาพเทอร์โมอิลาสติกในของแข็ง

การเปลี่ยนแปลงของเทอร์โมอิลาสติกมาร์เทนซิติกยังมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง แต่ในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงนี้กลับได้ (ซึ่งสำคัญมาก) ย้อนกลับ: รูปแบบดั้งเดิมของผลึกออสเทนไนต์จะถูกกู้คืน และเมื่อเห็นได้ชัดเจนในภายหลังมันเป็นการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำที่จะรับประกันความทรงจำของโลหะเป็นหลัก

เหตุการณ์ที่สอง. ในปี 1958 ที่งานแสดงสินค้าโลกในกรุงบรัสเซลส์ผู้เข้าชมถูกดึงดูดโดยอุปกรณ์ของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน T. Reed และ D. Lieberman ส่วนหลักของมันคือเหล็กแท่งยาวบาง (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม.) (100 มม.) ทำจากโลหะผสมทองคำแคดเมียม (ทอง 66%) ที่ปลายด้านหนึ่งมันถูกยึดอย่างแน่นหนาในชั้นวางและอยู่ในตำแหน่งแนวนอน โหลด (ประมาณ 50 กรัม) ถูกแขวนไว้ที่ปลายฟรีของก้านซึ่งก้านถูกงอ พฤติกรรมของไม้เรียวนั้นผิดปกติ เมื่อความร้อนถูกส่งไปยังก้านจากเครื่องทำความร้อนมันยืดและยกโหลด แต่ทันทีที่พัดลมระบายความร้อนด้วยก้านมันก็งออีกครั้ง ฯลฯ นี่เป็นรูปแบบการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งร่างกายทำงานที่มั่นคงทำจากโลหะผสมทองคำแคดเมียม ความร้อนเปลี่ยนรูปร่างซึ่งเป็นผลโดยตรงจากการเปลี่ยนแปลงของเทอร์โมพลาสติกมาติน

สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงคุณสมบัติที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้ของหน่วยความจำรูปร่างในโลหะ

เหตุการณ์ที่สาม. ในช่วงต้นทศวรรษที่ 60 ในห้องปฏิบัติการของอเมริกาซึ่งเป็นผลมาจากการค้นหาวัสดุที่มีความแข็งแรงน้ำหนักเบาและในเวลาเดียวกันสามารถทำงานในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าวได้มีการสร้างโลหะผสมนิกเกิลกับไทเทเนียม (1: 1)

ในระหว่างการประมวลผลอัลลอยด์นี้แสดงคุณสมบัติที่นักวิจัยไม่ได้สงสัยว่ามีอยู่โดยไม่คาดคิด: ตัวอย่างก่อนกำหนดจำได้ว่ารูปร่างเริ่มต้นเมื่อถูกความร้อน

การค้นพบคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ในอัลลอยด์ "ธรรมดา" (ซึ่งเรียกว่า "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ") ถูกมองว่าเป็นความรู้สึก

ผลที่ได้ออกมามากจนน่าทึ่งอย่างแท้จริงจากความคาดหวังของการใช้งาน ในทางตรงกันข้ามการสุ่มของการค้นพบไม่ได้ให้คำอธิบายที่ถูกต้องเกี่ยวกับธรรมชาติของผลกระทบและแน่นอนว่าสิ่งนี้ขัดขวางการใช้งานจริงอย่างกว้างขวาง

นิทินอลวัสดุใหม่ (เกิดจากคำว่า NIKEL, TITAN และ NOL - ชื่อย่อของห้องปฏิบัติการที่ได้รับมา) และคุณสมบัติหน่วยความจำที่โดดเด่นกลายเป็นเป้าหมายของการศึกษาอย่างเข้มข้น แต่หลังจากนั้นไม่กี่ปีก็เห็นได้ชัดว่าในกรณีนี้ความทรงจำของโลหะผสมเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติก

ภายใต้อิทธิพลของเหตุการณ์ทั้งสามเมื่อสิ้นสุดอายุหกสิบเศษการวิจัยทางกายภาพและการประยุกต์ทางเทคนิคของเอฟเฟกต์หน่วยความจำรูปร่างในโลหะผสมได้ก่อตัวขึ้น

เมื่อคริสตัลแต่ละอันเป็นของตัวเอง

มีโลหะผสม martensitic หลายร้อย แต่ไม่ใช่ทุกคนสามารถเรียกคืนแบบฟอร์มได้ และมีอัลลอยด์เพียงไม่กี่ตัวที่เอฟเฟกต์นี้แข็งแกร่งมากจนสามารถใช้งานได้จริง มันคืออะไร?

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกมีการเคลื่อนที่ของอะตอมในทิศทางที่แน่นอนพร้อมกับการเปลี่ยนรูปแบบของมาร์เทนซิติกโดยธรรมชาติ ตั้งแต่ด้วยวิธีการจัดเรียงของตาข่ายนี้ความใกล้ชิดและ interatomic พันธบัตรของอะตอมส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกละเมิดพวกเขารักษาความสามารถในการกลับไปยังสถานที่ก่อนหน้าของพวกเขาและวัสดุตามลำดับเพื่อรูปแบบเดิม

แต่นี่เป็นเพียงโอกาสและการดำเนินการของมันต้องมีเงื่อนไขพิเศษ

การจัดเรียงย้อนกลับของโครงสร้างในกรณีทั่วไปไม่จำเป็นต้องเกิดขึ้นจากการเคลื่อนไหวของ "ถอยหลัง" ของอะตอม อาจมีหลายทิศทางที่นำไปสู่สถาปัตยกรรมเริ่มต้นของขัดแตะ ทุกอย่างถูกกำหนดโดยความซับซ้อนของตาข่ายคริสตัลมาร์เทนไซต์: ยิ่งมีความซับซ้อนมากเท่าไหร่ทิศทางเหล่านี้ก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น เมื่อมาร์เทนไซท์ขัดแตะซับซ้อนจนไม่มีทางเลือกเลยมีทางเลือกเพียงทางเดียวสำหรับการจัดเรียงแบบย้อนกลับนั่นคือการเคลื่อนที่แบบ "ย้อนกลับ" ของอะตอมไปยังตำแหน่งดั้งเดิม เฉพาะในกรณีนี้การเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิททำให้คริสตัลมีหน่วยความจำในรูปแบบดั้งเดิม มันคือการเปลี่ยนแปลงและความทรงจำของผลึกเดี่ยวที่สังเกตได้ในเหตุการณ์หมายเลข 1 ที่อธิบายไว้ข้างต้น

แต่ความทรงจำของผลึกเดี่ยวไม่ใช่ความทรงจำของปริมาตรทั้งหมดของโลหะผสม และนี่คือเหตุผล

โลหะผสมตามกฎแล้วมีโครงสร้าง polycrystalline นั่นคือมันประกอบด้วยผลึกที่แยกจากกันจำนวนมาก (ธัญพืช) ซึ่งแตกต่างจากกันในการวางแนวของ lattices คริสตัล - เหมือนก้อนเด็กที่สุ่มเทลงในกล่อง เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอะตอมในช่วงการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกเกิดขึ้นในระนาบไปตามระนาบและในทิศทางที่แน่นอนเนื่องจากทิศทางที่แตกต่างกันของธัญพืชการเลื่อนในแต่ละเม็ดจะถูกนำไปในทิศทางที่แตกต่าง ดังนั้นหลังจากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกแม้ว่าจะมีความผิดปกติอย่างมีนัยสำคัญของผลึกแต่ละตัวอย่างโดยรวมก็ไม่พบการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างชัดเจน

เป็นที่ชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของตัวอย่างทั้งหมดจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการสร้างลำดับในการจัดเรียงของผลึก ในกรณีที่เหมาะตรวจสอบให้แน่ใจว่าพวกเขาทุกคนมุ่งเน้นไปในทิศทางเดียวกัน

นี่คือสิ่งที่นักวิจัยประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นถึงการสำแดงความทรงจำของโลหะผสมในเหตุการณ์หมายเลข 2 และลำดับ 3

เหตุการณ์ที่สอง (เช่นที่สาม) แตกต่างจากเหตุการณ์แรกที่เกิดขึ้นในการแปรรูปโลหะผสมที่เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของภาระภายนอก

มันเป็นพลังการควบคุมที่ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกจะมีการจัดวางแนวพิเศษของผลึก

มันเป็นยังไงบ้าง ในช่วงเวลาแห่งการเปลี่ยนแปลงในช่วงเย็นเมื่ออะตอมจะต้องออกจากสถานที่เก่าของพวกเขาและรับใหม่จากทุกทิศทางที่เป็นไปได้พวกเขาจะเลือกเฉพาะที่สอดคล้องกับทิศทางของการกระทำของแรงภายนอก นี่เป็นเรื่องปกติเพราะมิฉะนั้นอะตอมจะต้องทำงานเพิ่มเติมกับภาระภายนอกซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่ทำกำไรจากมุมมองพลังงาน ดังนั้นกระบวนการของการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกทำให้อะตอมออกจากตำแหน่งและชนกับถนนและภาระภายนอกจะกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่

เป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวที่เป็นระเบียบของอะตอมตัวอย่างโดยรวมมีการเสียรูปไปในทิศทางของการกระทำของแรงภายนอก จำได้ว่าในเหตุการณ์หมายเลข 2 ในระหว่างการระบายความร้อนแท่งก้มไปในทิศทางของการโหลด เมื่อถูกความร้อนเมื่ออะตอมถูกบังคับให้กลับสู่ตำแหน่งเดิมรูปร่างเดิมจะถูกเรียกคืนแม้กับการกระทำของแรงภายนอก (โหลด) เนื่องจากอะตอมนอกเหนือจากที่ตรงกันข้ามจะไม่มีทิศทางการเคลื่อนที่อื่น

เป็นที่น่าสนใจว่าภาระภายนอกสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของอะตอมไม่เพียง แต่ในช่วงการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติก แต่หลังจากเสร็จสิ้นอย่างเช่นในกรณีที่ 3 ในกรณีนี้มันสามารถเปลี่ยนสถานการณ์ปัจจุบันด้วยผลึกมาร์เทนไซต์แบบสุ่ม

ภายใต้การกระทำของโหลดจำนวนของผลึกที่มีการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกซึ่งสอดคล้องกับทิศทางที่ใช้กำลังเพิ่มขึ้น กระบวนการพัฒนาจนกว่าผลึกทั้งหมดจะถูกจัดตำแหน่งและตัวอย่างโดยรวมจะไม่ผิดรูปไปในทิศทางของแรง เราเน้นย้ำอีกครั้งว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นโดยไม่ทำลายพันธะของอะตอมและรบกวนความใกล้ชิดของอะตอม ดังนั้นเมื่อถูกความร้อนก็จะกลับสู่ตำแหน่งเดิมโดยเรียกคืนรูปร่างดั้งเดิมของปริมาตรทั้งหมดของวัสดุ

ในกรณีนี้ภาระภายนอกทำหน้าที่กับผลึกมาร์เทนซิติกเช่นแม่เหล็กบนตะไบเหล็กซึ่งเรียงกันในสนามแม่เหล็กตามลำดับที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด

สิ่งเหล่านี้เป็นกลไกที่ทำให้เกิดผลความจำรูปร่างขึ้นอยู่กับดุลยภาพของเทอร์โมอิลาสติกและการควบคุมการกระทำของโหลด

ผลกระทบที่อธิบายไว้ในเหตุการณ์ที่ 3 คือความทรงจำของวัสดุในรูปแบบอุณหภูมิสูง ในกรณีที่ 2 การปรากฏตัวของแรงภายนอก (โหลด) ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะบรรลุหน่วยความจำในรูปแบบทางเรขาคณิตสองรูปแบบ: โลหะผสมใช้รูปแบบอุณหภูมิต่ำเมื่อทำความเย็นและอุณหภูมิสูงขึ้นเมื่อความร้อน

ปรากฎว่าคุณสามารถ "ฝึกอบรม" โลหะผสมเพื่อจดจำรูปแบบสองรูปแบบโดยไม่มีแรงกระทำภายนอกที่มาจากแรงภายนอกอย่างต่อเนื่อง แนวคิดของวิธีการนี้ถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียตและได้รับการยอมรับว่าเป็นสิ่งประดิษฐ์ (ใบรับรองลิขสิทธิ์หมายเลข 501113) สาระสำคัญของมันคือการบำบัดด้วยความร้อนแบบพิเศษของโลหะผสมซึ่งสร้าง microstresses ภายในวัสดุซึ่งการกระทำของอะตอมในระหว่างการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกจะคล้ายกับผลของภาระภายนอก เป็นผลให้โลหะผสมเกิดขึ้นเองในรูปแบบเดียวในระหว่างการระบายความร้อนกลับคืนสู่รูปทรงเดิมเมื่อถูกความร้อนเป็นต้นตัวอย่างเช่นคุณสามารถ“ สอน” จานเพื่อพับเป็นแหวนเมื่อถูกทำให้เย็นลงและหันกลับเมื่อถูกความร้อนหรือกลับกัน

บ่อยครั้งที่วัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่างมีคุณสมบัติผิดปกติอีกอย่างหนึ่งคือ - ความคงทนสูง (พฤติกรรมเหมือนยาง) ผลกระทบนี้จะแสดงออกมาหากการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิทไม่ได้เกิดจากการระบายความร้อน แต่เกิดจากการโหลดภายนอก จากนั้นการเปลี่ยนแปลงและ "การเรียกคืนลำดับ" ในการจัดเรียงของผลึกจะเกิดขึ้นพร้อมกัน เป็นผลให้มีการสังเกตการเสียรูปที่สำคัญของโลหะผสมซึ่งจะหายไปเมื่อทำการขนถ่าย ยิ่งไปกว่านั้นขนาดของการเปลี่ยนรูปแบบพลิกกลับได้สูงกว่าวัสดุสปริงที่ดีที่สุดถึงสิบเท่า การใช้โลหะผสมดังกล่าวเปิดโอกาสใหม่ในการสร้างโช้คอัพสปริงประสิทธิภาพสูงสะสมพลังงานเชิงกล ฯลฯ

คุณสมบัติอีกอย่างของโลหะผสมหน่วยความจำ: ความแข็งแรงของวงจรสูงนั่นคือความสามารถในการทนต่อโหลดสลับขนาดใหญ่โดยไม่ทำลาย การใช้วัสดุดังกล่าวที่มีการเปลี่ยนรูปอย่างมีนัยสำคัญมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในกรณีนี้ "ความทนทาน" ของผลิตภัณฑ์จากโลหะผสมที่มีหน่วยความจำอาจมากกว่าผลิตภัณฑ์จากวัสดุแบบดั้งเดิมหลายพันเท่า จำตัวอย่างเช่นลวดจะแตกเร็วแค่ไหนเมื่อมันผ่านการดัดในที่เดียว โดยหลักการแล้วหน่วยความจำอัลลอยด์สามารถทนต่อวงจรดังกล่าวจำนวนเท่าใดก็ได้

ความเสถียรของวงจรนั้นเกิดจากกลไกพิเศษของการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกซึ่งไม่ได้มาพร้อมกับการละเมิดความใกล้ชิดของอะตอมและการทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลดังนั้นจึงไม่มีการสะสมข้อบกพร่องของโครงสร้างซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การก่อตัวของรอยร้าว

ในที่สุดคุณสมบัติอื่นของโลหะผสมหน่วยความจำ ปรากฎว่าพวกเขามีความสามารถสูงในการกระจายพลังงานกล นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในช่วงการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกการจัดเรียงผลึกขัดเงาใหม่จะมาพร้อมกับการปล่อยหรือการดูดซับความร้อน ดังนั้นหากมีการโหลดจากภายนอกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกจะเกิดการถ่ายเทพลังงานเชิงกลสู่ความร้อน โดยวิธีการที่มีผลกระทบหน่วยความจำกระบวนการที่ตรงกันข้ามคือการสังเกต: การแปลงความร้อนเป็นงาน

หน่วยความจำสัมฤทธิ์อาชีพ

ในบรรดาวัสดุที่รู้จักทั้งหมดที่มีหน่วยความจำรูปร่างนิทินอลเป็นเทคโนโลยีที่มีแนวโน้มมากที่สุด มีการใช้งานบ่อยที่สุดในอุปกรณ์และอุปกรณ์ต่าง ๆ สิ่งนี้ไม่เพียงอำนวยความสะดวกโดยหน่วยความจำที่ยอดเยี่ยม แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติที่มีประโยชน์อื่น ๆ อีกมากมาย: ความต้านทานการกัดกร่อนสูงความแข็งแรงและความสามารถในการผลิตสูง

วันนี้พื้นที่ที่มีการใช้โลหะผสมหน่วยความจำที่มีแนวโน้มมากที่สุดได้รับการระบุไว้อย่างชัดเจนแล้ว ก่อนอื่นนี่คือพลังงาน ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาพวกเขาพยายามสร้างเครื่องยนต์ความร้อนโดยใช้แหล่งความร้อนที่อุณหภูมิต่ำ ในปี 1977 ภาพยนตร์เกี่ยวกับอุปกรณ์ดังกล่าวได้ถูกนำเสนอในการประชุมระดับนานาชาติเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง martensitic ในเคียฟ แผนภาพความร้อนนั้นง่ายมาก (จำได้ว่าต้นแบบนั้นเป็นอุปกรณ์ที่อธิบายไว้ในเหตุการณ์หมายเลข 2) องค์ประกอบการทำงานที่ทำจากนิทินอลและถูกกำหนดไว้รอบวงล้อการลงไปในน้ำเย็นถูกบังคับให้เปลี่ยนรูปเช่นแผ่นแบนโค้งงอเป็นรูปครึ่งวงกลม จากนั้นในน้ำร้อนจานตรงและในเวลาเดียวกันทำงาน ส่วนหนึ่งไปที่การเสียรูปขององค์ประกอบการทำงานที่อยู่ในน้ำเย็นในเวลานี้และอีกส่วนหนึ่งไปที่ล้อขับเคลื่อนซึ่งในที่สุดก็หมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

จนถึงตอนนี้มีเพียงรุ่นของเครื่องยนต์ดังกล่าว แต่ถึงแม้พวกเขาจะแสดงประสิทธิภาพสูงในการแปลงความร้อนให้ทำงานด้วยความช่วยเหลือของโลหะผสมหน่วยความจำ ในขณะเดียวกันก็ต้องให้ความสำคัญอีกครั้งว่าความร้อนถูกใช้สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์ความร้อนซึ่งจนถึงตอนนี้ยากและมีราคาแพงและเป็นไปไม่ได้เลยที่จะกลายเป็นงาน ตามปกติแล้วความร้อนเช่นนี้จะหายไป (พลังงานแสงอาทิตย์แหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพและขยะจากความร้อนจากโรงไฟฟ้า ฯลฯ )

โดยธรรมชาติแล้ววัสดุที่มีหน่วยความจำรูปร่างจะมีประสิทธิภาพสำหรับกระบวนการย้อนกลับ: ความร้อน“ ปั๊ม” ซึ่งก็คือเป็นสารทำงานสำหรับตู้เย็นหรือปั๊มความร้อน

แอปพลิเคชั่นของโลหะผสมหน่วยความจำก็คือการปิดผนึกและเข้าร่วมส่วนต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแขน nitinol จะใช้ในการเชื่อมต่อท่อ ปลอกทำจากโลหะผสม, เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในซึ่งเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเล็กน้อย, มันถูกระบายความร้อนและกระจายในเส้นผ่านศูนย์กลางเพื่อที่จะใส่ได้อย่างอิสระที่ปลายท่อ จากนั้นปลอกหุ้มจะร้อนและจะคืนค่า (เรียกคืน) ขนาดดั้งเดิมบีบอัดท่ออย่างแน่นหนาและทำให้การเชื่อมต่อแน่น ความน่าเชื่อถือสูงของการเชื่อมต่อดังกล่าวถูกระบุเช่นโดยข้อเท็จจริงต่อไปนี้ มีการติดตั้งบูท Nitinol มากกว่า 100,000 ครั้งบนเครื่องบินรบ F-14 (USA) และไม่ใช่กรณีเดียวที่ทำลายข้อต่อหรือพังในระหว่างการปฏิบัติงาน

ด้วยความช่วยเหลือของ nitinol ตัวเรือนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะถูกปิดผนึกโดยไม่ต้องเชื่อมหรือบัดกรี ที่นี่ฝาแบนจะถูกเปลี่ยนรูปล่วงหน้าเป็นซีกโลกและติดตั้งอย่างอิสระในตัวอุปกรณ์ เมื่อถูกความร้อนฝาจะกลับสู่รูปทรงแบนดั้งเดิมในขณะที่มันถูกตัดเข้าไปในร่องของเคสทำให้สามารถแยกอุปกรณ์จากสภาพแวดล้อมได้อย่างน่าเชื่อถือ

โลหะผสมกับหน่วยความจำยังใช้เป็นองค์ประกอบในการทำงานของอุปกรณ์และกลไกการทำงานที่ไวต่อความร้อนต่าง ๆ

ยกตัวอย่างเช่นอุปกรณ์ที่ปรับใช้ด้วยตนเองเช่นเสาอากาศที่ทำจากนิทินอลมีความสนใจอย่างมากต่อเทคโนโลยีอวกาศ ผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดใหญ่ถูกรีดขึ้น (ผิดรูปร่าง) และเคลื่อนย้ายในรูปแบบที่กะทัดรัดดังกล่าวไปยังปลายทางโดยที่หลังจากให้ความร้อนกลับคืนสู่รูปร่าง

Nitinol ยังใช้ในการแพทย์ เช่นในต่างประเทศมีการพัฒนาวิธีการในการรักษา scoliosis (กระดูกสันหลังผิดปกติ) โดยใช้แท่งนิทินอล

งานดั้งเดิมนั้นดำเนินการโดยสถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีของไซบีเรียพร้อมกับสถาบันการแพทย์ Chita และ Tomsk, สถาบันวิจัย Kurgan ของศัลยกรรมกระดูกและข้อและศัลยกรรมกระดูกและข้อ อุปกรณ์การผ่าตัดใหม่จำนวนมากได้รับการพัฒนาเพื่อการเข้าร่วมและการต่อเศษกระดูกเทียมและการอุดฟัน ความเป็นไปได้ของการใช้นิทินอลเพื่อสร้างเครื่องมือแพทย์ใหม่ก็กำลังถูกตรวจสอบเช่นกัน

แน่นอนตัวอย่างเหล่านี้ไม่ได้หมดทุกพื้นที่ของการใช้โลหะผสมหน่วยความจำ ประวัติของอาชีพของพวกเขากว้างขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย - และมันเติบโตอย่างต่อเนื่อง

มีความเป็นไปได้ที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกในโลหะผสมดังนั้นจึงสามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ในรูปแบบที่ไม่เพียง แต่ใช้ความร้อนและความเย็นหรือโหลด สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กสามารถมีบทบาทเช่นนี้ได้ ดังนั้นโดยหลักการแล้วมันเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวอย่างเช่นอัลลอยด์ที่มีการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกแบบแมกนีโตลาติค ในวัสดุดังกล่าวสนามแม่เหล็กไม่ว่าจะเพียงอย่างเดียวหรือรวมกับอุณหภูมิ (หรือโหลด) ควรกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของมาร์เทนซิติกและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้

ในความเป็นจริงโลหะผสมที่มีการเปลี่ยนมาร์เทนซิติกอาจเกิดจากสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม martensite ในพวกเขาตามกฎไม่ยืดหยุ่นและดังนั้นจึงไม่มีหน่วยความจำ และในโลหะผสมที่สังเกตการเปลี่ยนผ่านของเทอร์โมอิลาสติคพวกมันจะไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของความแรงของสนามแม่เหล็ก แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าวัสดุที่มีหน่วยความจำแม่เหล็กจะต้องมีอยู่

ให้เราอยู่ในทิศทางที่น่าสนใจอีกจุดหนึ่งซึ่งเชื่อมโยงกับการศึกษาของโลหะผสมหน่วยความจำ

การเปลี่ยนแปลงในประเภทของผลึกขัดแตะในระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบมาร์เทนซิติกนอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่พลิกกลับได้แน่นอนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติอื่น ๆ ทั้งหมดที่กำหนดโดยโครงสร้างของตาข่าย เห็นได้ชัดว่าเมื่อรวมกับพฤติกรรมเชิงกลที่ผิดปกติแล้วหน่วยความจำอัลลอยด์ควรมีความแตกต่างในคอมเพล็กซ์พิเศษที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพได้ เพื่อควบคุมพวกเขาก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนอุณหภูมิเล็กน้อยหรือใช้โหลดภายนอกขนาดเล็ก สถานการณ์ไม่เหมือนใคร ในทางทฤษฎีมันเป็นอย่างนั้น และงานที่ต้องปฏิบัติคือการหาโลหะผสมซึ่งคุณสมบัติที่ต้องการจะเปลี่ยนไปอย่างมาก ความสำเร็จแรกในทิศทางนี้มีอยู่แล้ว ดังนั้นจึงสังเกตได้จากการทดลองว่าเมื่อโหลด nitinol สูงกว่าค่าที่กำหนดความต้านทานไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นสิบเปอร์เซ็นต์

ผู้สมัครของวิทยาศาสตร์กายภาพและคณิตศาสตร์ V. Khachin

 

มันอาจจะมีประโยชน์ในการอ่าน: