legure s pamcenjem oblika

7/24/2019 legure s pamcenjem oblika

http://slidepdf.com/reader/full/legure-s-pamcenjem-oblika 1/8

SEMINARSKI RAD

MATERIJALI

SHAPE MEMORY ALLOYS

Split, veljača 2015

0



SADRŽAJ

1. POVIJEST.......................................................................................................... 2

2. KRISTALNA STRUKTURA....................................................................................2

3. PROIZVODNJA...................................................................................................3

4. SVOJSTVA.........................................................................................................4

5. PRIMJENA..........................................................................................................4

6. BUDUĆE PRIMJENE........................................................................................... 5

7. ZAKLJUČAK.......................................................................................................6

LITERATURA............................................................................................................ 6

1



Shape memory alloys (SMA) ili slitine sa memorijom su metali koji 'pamte' svojoriginalni oblik. Korisni su za stvari kao što su razni aktuatori koji su materijališto mijenjaju oblik, krutost, poziiju, priro!nu "rekveniju, i !ruge mehani#kekarakteristike kao o!govor na promjenu temperature ili elektromagnetskog polja

($ogers, %&&). otenijalne primjene SMA u aktuatorima su proširile spektar mnogih znanstvenih !isiplina. regle! povijesti i razvoja SMA mogu !ati uvi!u materijale najmo!ernijih tehnologija. $aznosvrsne primjene ovih metala su ihimplementirale u svaki!ašnji ivot te s vremenom postaju sve vanije svijetu ukojem ivimo.

1. POVIJEST

egure na bazi nikal*titan su se s vremenom pokazale kao najkorisnije SMA.+ruge slitine s memorijom uklju#uju bakar*aluminij, bakar*ink*aluminij, ieljezo*mangan*siliij (or!en, -). /me koje je pri!o!ano ovim legurama je

0itinol. 1o!ine %2-%., 0itinol, što je izve!eno iz 0ikel 3itanium 0aval4r!ane aboratory, je pokazao je!instveno svojstvo pam5enja oblika. 6illiam7. uehler (slika %), istraiva# laboratorija 0aval 4r!nane u 6hite 4aku,Marylan!, je otkrio ovu slitinu.

Slika 1. William J. Buehler 1968-e demonstrira žicu nitinola. Električna struja se puta kro! žicu koja tada s"ojim o#likom ispisuje riječ $ino"acije$

2



Samo otkri5e svojstva pam5enja oblika se !ogo!ilo slu#ajnim spletom okolnosti. 0a sastanku mena8era nave!enog laboratorija, pre!stavljena je više puta presavijena traka nitinola. 7e!an o! lju!i koji je prisustvovao sastanku, !oktor +avi! S. Muzzey, zagrijao ga je upalja#em za lulu i, na njegovo #u8enje, traka

se vratila u po#etni oblik (Kau""man i Mayo, 9)

2. KRISTALNA STRUKTURA

:pravo ono što omogu5ava ovim metalima !a 'pamte' svoj originalni oblik je

!ošlo u pitanje o!ma po otkri5u ovog e"ekta. +oktor ;re!erik <. 6ang, ekspert"izike kristalnih struktura, ustvr!io je !a se promjena !oga8a na nivou atoma te!a je to ono što !aje je!instvena svojstva ovim metalima (Kau""man i Mayo, 9).4n je ustvr!io !a nitinol mijenja "aze u krutom stanju. 3e promjene "aza,martenzit i austenit, uklju#uju preraspo!jelu #estia unutar krute kristalnestrukture (Kau""man i Mayo, 9), slika =.

Slika %. %& prika! nitinolo"e kristaline strukture tijekom ciklusa

'rijanje(hla)enje

/spo! kriti#ne temperature, nitinol je u martenzitnoj "azi. Kriti#na prijelaznatemperatura varira za legure razli#itih omjera je o! *&> ?@ to %-- ?@. (7akson,6agner, i 6asileski, %). : martenzitnoj "azi, nitinol moe biti savijan u raz#ite

oblike. +a bi se vratio u po#etni oblik, metal mora biti "iksiran i zagrijavan nao!prilike &>> ?@. Bisoke temperature tjeraju atome !a se presloe na

3



najkompaktiniji i je!nostavniji mogu5i na#in, rezultiraju5i povratak natrag uaustenitnu "azu, (Kau""man i Mayo, &*-). /zna! prijelazne temperature, nitinol sevra5a iz martenzitne u austenitnu "azu što omogu5uje povratak u originalnioblik. 4vaj iklus moe biti ponavljan više milijuna puta. (7akson, 6agner, i

6asileski, %).

3. PROIZVODNJA

ostoje razni na#ini za proizvesti nitinol. 3ehnologije kojim proizvo!imo legure

na bazi nikla i titana uklju#uju tehnike vakuumskog rastapanja kao što su snopelektrorna, topljenje lukom u vakuumu i in!uijsko topljenje. ijevani ingot je prešan iCili je iz njega izvu#ena šipka ili ia. 4bra!a u toplom stanju u tomslu#aju se obavlja na temperaturama izme8u >> ?@ i 2>> ?@ (Stoekel i Du, E).3ako8er postoji proes hla!ne obra!e legura 0i*3i. roes je sli#an proizvo!njiia o! titana. +ijamantne i karbi!ne matrie se upotrebljavaju !a bi se izvuklaia promjera o! >.>&mm !o %.=&mm. (Stoekel i Du, 9). 4bra!om u hla!nomstanju znatno se mijenjaju i mehani#ka i "izi#ka svojstva legure, a svi ti proesi!etaljnije su opisani u izvješ5u 7akson, 6agner i 6asileskog (%&*==).

4. SVOJSTVA

Svojstva nitinola su spei"i#na u ovisnosti o sastavu same legure metala i na#inuna koji je obra8en. ;izi#ka svojstva nitinola uklju#uju temperaturu taljenja

izme8u %=9> ?@ to %E%> ?@ te gusto5u o! o!prilike -.& gCmF (7akson, 6agner,i 6asileski, =E). $azna !ruga "izi#ka svojstva ispitivana na razli#itimtemperaturama sa razli#itim sastavima uklju#uju elektri#ni otpor,termoelektri#nu snagu, Gall*ov koe"iijent, brzinu provo8enja zvuka, sposobnost

prigušenja vibraija, provo8enje topline, it! (7akson, 6agner, i 6asileski, =E*&&). Mehani#ka svojstva koja su ispitivana uklju#uju tvr!o5u, u!arnu ilavost,zamornu #vrsto5u i obra!ivost (7akson, 6agner, i 6asileski, &*E). Belikasila koja se generira pri povratku u originalni oblik je korisno svojstvo. 4stala

korisna svojstva nitinola su njegova o!li#na mogu5nost prigušivanja vibraija natemperaturama ispo! kriti#ne temperature, otpornost koroziji, njegova

4



nemagneti#na priro!a, niska gusto5a i visoka zamorna #vsto5a. (7akson,6agner, i 6asileski, ). 0itinol je tako8er !obro otporan na toplinu i u!are.Sva ta svojstva !aju nitinolu široku primjenu.

5. PRIMJENA

0itinol !anas ima relativno široku primjenu. :potrebljava se u vojsi, me!iini,robotii i osiguravaju5im mehanizmima. Bojska rabi nitinolske spojnie u

borbenim zrakoplovima ;*%9 još o! kasnih %2->*ih. 3e spojnie spajaju

hi!rauli#ke linije #vrsto i sigurno. (Kau""man i Mayo, -). Mnoge primjenenitinola nalazimo u me!iini. inete za uklanjanje stranih tijela kroz malezareze u tijelu osmišljene su o! strane 0ASA*e. osebna si!ra sa nitinolskimkukama za vezivanje tetiva za kost su upotrebljene za repariranje lju!skihramena. 4rto!ontske ie o! nitinola smanjuju potrebu za ponovnim zatezanjemi namještanjem. 3e ie tako8er ubrzavaju mianje zubi kako se vra5aju u

po#etni poloaj. 4kviri nao#ala o! nitinola mogu se !e"ormirati !oneprepoznatljivosti i sveje!no se vratiti u originalno stanje nakon zagrijavanja.(Kau""man i Mayo, -). osebne nitinolske igle za loiranje i markiranje tumora!ojke omogu5uju je!nostavnije i uspješnije operaije. (Stoekel an! Du, 2*%>).ostoje primjeri upotrebe SMA ko! sigurnosnih ure8aja koji bi mogli spašavatiivote u bu!u5nosti. oje!ini ure8aji tipa vatrogasnih prskalia manjeg vremenareagiranja ili ure8aja koji automatski preki!aju !otok vo!e ka!a ona !osegneo!re8enu temperaturu su ve5 na trištu (Kau""man i Mayo, ). 0itinol seupotrebljava i u robotii, npr u mikromanipulatorima !a simulira ra! lju!skogmiši5a. 1lavna pre!nost nitinola je glatko vo8ena, kontrolirana sila koju ispušta

pri povratku u originalno stanje. ($ogers, %&-). +ruge razne primjene legura sa pam5enjem oblika uklju#uju ku5anske aparate, o!je5u, konstrukije i !r. remaStoekel i Duu, je!na o! najspei"i#nijih i najkorisnijih primjena nitinola je ko!enskih gru!njaka. 3i gru!njai, koji su napravljeni !a bu!u i u!obni i!ugotrajni, su ve5 hit u 7apanu.

5



6. BUDUĆE PRIMJENE

olje primjene SMA je veoma široko. u!u5e primjene su zamišljene ko!

automobilskih motora, aviona i elektri#nih generatora !a koriste mehani#kuenergiju koja rezultira iz promjena oblika. 0itinol sa svojim svojstvom vra5anjau prvotno stanje je zamišljen i kao materijal za karoserije automobila (Kau""mani Mayo, ). +ruge primjene u automobilskoj in!ustriji uklju#uju kontroluhla8enja, po!mazivanja motora i sl.

7. ZAKLJUČAK

Hiroka primjena legura sa pam5enjem oblika osiguravaju svijetlu bu!u5nostovim metalima. /straivanja se trenutno izvo!e na mnogim robotskim i o!jelimaza prou#avanje materijala. Sa inovativnim i!ejama za primjenu SMA, broj

proizvo!a o! njih na trištu neprestano raste te napre!ak u polju ovih materijalaizgle!a veoma obe5avaju5i.

6



LITERATURA

or!en, 3om. IShape*Memory AlloysJ ;orming a 3ight ;it.I *echanical En'ineerin' is.%22%J -*=.

;alioni, 7ohn 1. IShape Memory Alloys.I *echanical En'ineerin' 4u. %22=J %%9.

7akson, @.M., G.7. 6agner, i $.7. 6asileski. ++-,itinol- -he llo/ With a *emor/0 ts

2h/sical *etallur'/3 2roperties3 and pplications0 4eport. 6ashingtonJ 0ASA, %2=.

Kau""man, 1eorge, i /saa Mayo. IMemory Metal.I 5hem *atters is. %22EJ 9*.

$ogers, @raig. I/ntelligent Materials.I Scientiic merican $uj. %22&J %&9*%&.

Stoekel, +ieter, i 6eikang Du. ISuperelasti 0ikel* 3itanium 6ires.I Available "rom

$ayhem @orporation, Menlo ark, @A.

3urner, 7.+. IMemory*metal Atuators "or Automotive Appliations.I 2roceedin's o the

nstitution o *echanical En'ineers => (%229)J =22*E>=.

7

Documents

legure s pamcenjem oblika