Jak se nazývá vlastnost kovu obnovit svůj tvar po zániku vnějšího vlivu?

Kovy mají mechanické, technologické, fyzikální a chemické vlastnosti.

Mezi fyzikální vlastnosti patří: barva, hustota, tavitelnost, elektrická vodivost, magnetické vlastnosti, tepelná vodivost, tepelná kapacita, roztažnost při zahřátí a fázové přeměny;

chemické – oxidace, rozpustnost, odolnost proti korozi, tepelná odolnost;

mechanické – pevnost, tvrdost, elasticita, viskozita, plasticita, křehkost;

technologické – prokalitelnost, tekutost, kujnost, svařitelnost, obrobitelnost.

Trvanlivost – schopnost kovu odolávat vnějším silám bez zborcení.

Specifická síla – poměr pevnosti v tahu k hustotě.

Tvrdost – schopnost tělesa bránit se pronikání jiného tělesa do něj se nazývá.

Pružnost – vlastnost kovu obnovit svůj tvar po zániku vnějších sil způsobujících změnu tvaru (deformaci).

Viskozita – schopnost kovu odolávat vnějším nárazovým silám. Viskozita je opačnou vlastností křehkosti.

Plastický – vlastnost kovu deformovat se bez destrukce vlivem vnějších sil a zachovat si nový tvar poté, co síla ustane.

Moderní metody zkoušení kovů jsou mechanické zkoušky, chemické, spektrální, metalografické a radiografické analýzy, technologické zkoušky, defektoskopie. Tyto testy poskytují příležitost získat vhled do podstaty kovů, jejich struktury, složení a vlastností.

Mechanické vlastnosti. Prvním požadavkem na jakýkoli výrobek je dostatečná pevnost. Mnoho výrobků musí mít kromě obecné pevnosti také speciální vlastnosti charakteristické pro tento výrobek. Například řezné nástroje musí mít vysokou tvrdost. Pro výrobu řezných a jiných nástrojů se používají nástrojové oceli a slitiny a pro pružiny a pružiny speciální oceli s vysokou elasticitou.

Viskózní kovy se používají v případech, kdy jsou součásti během provozu vystaveny rázovému zatížení.

Plastičnost kovů umožňuje jejich zpracování tlakem (kování, válcování, ražení).

Fyzikální vlastnosti. Při výrobě letadel, automobilů, přístrojů a automobilů je hmotnost dílů často nejdůležitější charakteristikou, proto jsou zde obzvláště užitečné slitiny hliníku a hořčíku.

Tavitelnost používá se k výrobě odlitků litím roztaveného kovu do forem. Nízkotavitelné kovy (olovo) se používají jako kalicí médium pro ocel. Některé složité slitiny mají tak nízký bod tání, že se taví v horké vodě. Takové slitiny se používají pro odlévání topografických matric a zápalnic v požárně bezpečnostních zařízeních.

Kovy s vys elektrická vodivost (měď, hliník) se používají v elektrotechnice, v elektrických vedeních a slitiny s vysokým elektrickým odporem se používají pro žárovky a elektrická topná zařízení.

Magnetické vlastnosti kovy se používají v elektrotechnice při výrobě elektromotorů, transformátorů při výrobě přístrojů (telefonní a telegrafní přístroje).

Tepelná vodivost kovů umožňuje jejich rovnoměrný ohřev pro tlakové zpracování, tepelné zpracování, navíc poskytuje možnost pájení a svařování kovů.

Některé kovy mají koeficient lineární roztažnosti blízký nule; Takové kovy se používají k výrobě přesných přístrojů při stavbě mostů, nadjezdů atd.

Chemické vlastnosti. Odolnost proti korozi je zvláště důležitá u výrobků provozovaných v chemicky aktivním prostředí (části strojů v chemickém průmyslu). Pro takové výrobky se používají slitiny s vysokou odolností proti korozi – nerezové, kyselinovzdorné a žáruvzdorné oceli.

Mechanické zkoušky

Mechanické testování má v průmyslu zásadní význam. V souladu s tím byly vyvinuty různé zkušební metody pro stanovení mechanických vlastností kovů.

Nejběžnějšími zkouškami jsou statické zkoušky tahem, dynamické zkoušky a zkoušky tvrdosti.

statický jsou zkoušky, při kterých je zkoušený materiál vystaven konstantní síle nebo síle rostoucí velmi pomalu.

Dynamické testy jsou takové, při kterých je testovaný kov vystaven nárazu nebo síle, která se velmi rychle zvyšuje.

Kromě toho existují testy na únavu, opotřebení a tečení, které poskytují úplnější obraz o vlastnostech kovů.

Zkoušky tahem. Statické zkoušky tahem jsou velmi běžnou metodou mechanického zkoušení. Pro statické zkoušky se vyrábí kulaté vzorky nebo ploché vzorky pro plošné materiály (pic.20). Vzorky se skládají z pracovní části a hlav navržených pro upevnění v úchytech tahového zkušebního stroje. Efektivní délka l trvat o něco méně, než je pracovní délka l₁. Velikosti vzorků jsou standardizované. Průměr pracovní části kulatého vzorku je 20 mm. Vzorky jiných průměrů se nazývají proporcionální.

Obr. Vzorky pro statické zkoušení kovů:

1 – kulaté, 2 – ploché

Tahová síla vytváří napětí ve zkušebním vzorku a způsobuje jeho prodloužení; když napětí překročí svou pevnost v tahu, zlomí se.

Na pic.21 Je znázorněn tahový diagram měkké oceli vykreslený v pravoúhlém souřadnicovém systému. Síla je vynesena podél svislé osy Р kg, podél osy x – deformace (absolutní prodloužení vzorku Dl mm). Tento diagram se získá postupným zvyšováním tažné síly, dokud se vzorek nerozbije.

Obr. Tahová tabulka z měkké oceli

Hodnota napětí s v libovolném bodě diagramu lze určit dělením síly Р na plochu průřezu vzorku.

Na diagramu lze zaznamenat několik charakteristických bodů. Spiknutí OA je úsečka a ukazuje to až do bodu А prodloužení vzorku je úměrné síle (zatížení); Každý přírůstek zatížení odpovídá stejnému přírůstku deformace. Tento vztah mezi prodloužením vzorku a aplikovaným zatížením je zákon proporcionality.

Při dalším zatěžování vzorku je pozorována odchylka od zákona úměrnosti: na diagramu se objeví zakřivený řez. K věci В Vzorek má elastické deformace.

Tečka С Diagram ukazuje začátek vodorovné oblasti, která ukazuje, že se vzorek prodlužuje bez zvýšení zatížení: kov jakoby teče. Nejnižší napětí, při kterém deformace vzorku pokračuje bez zvýšení zatížení, se nazývá fyzikální mez kluzu. Mez kluzu s_т opredelyaetsya po formuli

kde Р_с — zatížení v bodě С.

Tekutost je charakteristická pouze pro nízkouhlíkovou žíhanou ocel a některé druhy mosazi. Oceli s vysokým obsahem uhlíku a jiné kovy nemají plató kluzu. Pro takové kovy je pevnost ve zkoušce stanovena při zbytkovém prodloužení 0.2 %. Napětí, při kterém vzorek v tahu obdrží zbytkové prodloužení rovné 0.2 % jeho vypočtené délky, se nazývá pevnost v tahu a označuje se s_0.2

Směřovat D označuje nejvyšší maximální zatížení, které může vzorek odolat. Nazývá se podmíněné napětí odpovídající největšímu zatížení předcházejícímu porušení vzorku pevnost v tahu (dočasná pevnost v tahu) a je určena vzorcem

kde P_D — zatížení v bodě D.

Za bod D prodloužení Dl₃ vzorku a ke zúžení jeho průřezu dochází rovnoměrně po celé délce pracovní části. Po dosažení bodu D deformace vzorku se soustředí v místě nejmenšího odporu a dalšího protažení Dl₄ vzniká v důsledku vytvoření krčku, podél kterého se vzorek při zatížení protrhne Р_К.

Při přetržení elastická deformace Dl_{unitární podnik} mizí také absolutní zbytkové prodloužení Dl_ost sestává z jednotného prodloužení Dl₁ a rozšíření místní Dl₂ , tj.

Pro posouzení tažnosti kovu je důležité znát poměrné prodloužení d a relativní zúžení plochy průřezu Y v procentech.

Relativní prodloužení (v %) je určeno vzorcem

kde l₁ je délka vzorku po roztržení, mm;

l — odhadovaná délka vzorku, mm;

Při prodlužování se současně zmenšuje plocha průřezu. V místě prasknutí bude tato oblast nejmenší. Relativní zúžení (v %) je určeno vzorcem

kde F je počáteční plocha průřezu vzorku, mm 2 ;

F₁ – oblast v místě prasknutí, mm 2.

U křehkých kovů relativní tažnost d a relativní zúžení Y blízko nule; u tvárných kovů dosahují několika desítek procent.

Statická zkouška tahem tedy dává pevnostní charakteristiky − s_{unitární podnik}, s_т (nebo s_0,2) a plastické vlastnosti – d и Y.

Zkoušky tvrdosti.

Zkoušky tvrdosti se provádějí lisováním tvrdého hrotu.

Podle Brinellovy metody průměr kuličky z kalené oceli D (10; 5 nebo 2.5 mm) se do zkušebního vzorku vtlačí silou Р (3000;1000; 750 kg nebo méně). Výsledkem je otisk ve formě kulového segmentu o průměru d (pic.22). Čím tvrdší kov, tím menší velikost tisku. Číslo tvrdosti podle Brinella HB vypočítané podle vzorce

kde Р – načíst nasharik, kg;

F – velikost tiskové plochy, mm 2 .

Obr. Schéma Brinellova testu

U malých výrobků se používají kuličky menšího průměru s menší lisovací silou. Tloušťka kovu pod tiskem nesmí být menší než desetinásobek hloubky tisku a vzdálenost od středu tisku k povrchovému řezu nesmí být menší. D.

Pákové lisy se v současnosti používají především pro zkoušky tvrdosti podle Brinella.

Jak ukázaly studie, mezi pevností v tahu kovů s_в a tvrdost podle Brinella HB existuje závislost:

pro válcovanou a kovanou ocel s_в = 0.36 HB;

pro ocelolitinu. s_в =(0.3-0.4) HB:

pro šedou litinu. s_в = 0.1 HB.

Brinellova metoda může testovat materiály s tvrdostí HB až 450; Pokud jsou materiály tvrdší, ocelová kulička se může zdeformovat. Tato metoda také není vhodná pro testování tenkého plechového materiálu.

Podle Rockwellovy metody Zkouška tvrdosti se provádí lisováním ocelové kuličky o průměru D = 1.58 mm (1/16 palce) nebo 120° diamantový kužel.

Ocelová kulička se používá k testování měkkých kovů (tvrdost menší než 220 na Brinellově stupnici) při zatížení 100 kg, diamantový kužel – pro testování tvrdých kovů při zatížení 150 kg. Vzorek se umístí na stupeň 2 nástroje Rockwell (pic.23) a otáčením setrvačníku 1 jej zvedněte, až se dostane do kontaktu s diamantovým kuželem 3 (nebo ocelovou kuličkou). Rotace setrvačníku pokračuje, dokud se tlak kužele nebo kuličky nerovná 10 kg (předpětí), což je indikováno malou šipkou indikátoru 4. Dále aplikujte hlavní zatížení pomocí rukojeti 5. Odsazení trvá 5-6 sec, pak je hlavní zátěž odstraněna. Poté velká šipka ukazuje hodnotu tvrdosti.

Obr. Rockwellův lis

Číselník indikátoru má dvě stupnice: červenou В pro testování ocelovými kuličkami a černá С pro testování diamantového kužele.

Rockwellova tvrdost je podmíněná hodnota charakterizující rozdíl v hloubkách vtisku. Označuje se číslo tvrdosti podle Rockwella HR například s přidáním indexu stupnice, na které byl test proveden HRВ nebo HRC. Pro testování velmi tvrdých materiálů se používá diamantový kužel při zatížení 60 kg. Počítání se provádí na černé stupnici.

Vickersova metoda, která umožňuje měřit tvrdost měkkých i velmi tvrdých kovů a slitin; je vhodný pro stanovení tvrdosti tenkých povrchových vrstev (například při chemicko-tepelném zpracování).

Touto metodou se do vzorku vtlačí čtyřboká diamantová pyramida s vrcholovým úhlem 136°. Zatížení lze použít od 0 do 5 kg. Otisk prstu se měří pomocí mikroskopu umístěného na zařízení.

Číslo tvrdosti je určeno vzorcem

kde Р – náklad, kg;

F – oblast pyramidálního otisku, mm 2

Praktická hodnota HV převzato z tabulek.

Zkoušky mikrotvrdosti vyrábí se lisováním diamantového jehlanu s vrcholovým úhlem 136° při zatížení od 0 do 2 г; je vyjádřeno číslo tvrdosti kg/mm2. Pomocí této metody je možné určit tvrdost jednotlivých konstrukčních složek slitin, malých dílů, kovových závitů, oxidových filmů atd. Na Obr je znázorněno zařízení PMT-3 pro testování mikrotvrdosti.

Stůl 11 a trubkový stojan 4 spočívají na rámu 1 zařízení. Testovaný objekt 2 je instalován na stole pod čočkou 9, přes kterou je zaměřeno ohnisko mikroskopu a závity jsou instalovány pomocí okulárového mikroskopu 6. Poté je diamantová pyramida 10 vtlačena do testovaného objektu po dobu 5-7 sec Po odstranění zátěže změřte úhlopříčku mikroskopem d (Obr. 24, b. Obr), kombinující průsečík nití stroje nejprve s pravým rohem tisku (tečkované čáry) a poté s levým (plné čáry).

Na základě velikosti úhlopříčky se plocha tisku a tvrdost určí pomocí výše uvedeného vzorce (HV_n).

Jiné mechanické zkoušky. Šokové testování provádí se pro části strojů a mechanismů vystavených rázovému (dynamickému) zatížení, protože některé kovy s poměrně vysokými statickými indikátory pevnosti jsou zničeny při nízkém rázovém zatížení, například ocel s hrubozrnnou strukturou a litina.

Zkoušky rázem v ohybu se provádějí na vzorcích standardního tvaru pomocí přístrojů nazývaných kyvadlové rázové zkoušečky.

Odolnost proti nárazu se nazývá houževnatost a měří se v kilogramech na centimetr čtvereční.

Obr. Zařízení PMT-3 pro testování mikrotvrdosti

Nárazová síla а_н vypočítané podle vzorce

kde А_н je nárazová práce vynaložená na rozbití vzorku, kg x m;

F – plocha průřezu vzorku v místě zářezu, cm 2 .

Únavové testy. Mnohé části stroje (ojnice motoru, klikové hřídele atd.) jsou během provozu vystaveny zatížení, které se liší velikostí a směrem. Při takto opakovaně se střídajícím namáhání kov postupně přechází z viskózního stavu do křehkého (unavuje se). Křehký stav se vysvětluje výskytem mikrotrhlin, které postupně rozšiřují a oslabují kov. V důsledku toho dochází k porušení při namáhání menším než je pevnost v tahu.

Mikrotrhliny se objevují a vyvíjejí z povrchu hlavně v úsecích s ostrými zlomy v obrysové čáře (například v přítomnosti drážek, otvorů atd.).

Zkoušky únavy (vytrvalost) jsou vyráběny na různých strojích. Nejběžnější testovací stroje jsou:

1) ohýbání během otáčení;

2) během tahu-komprese;

Pro kovy pracující ve ztížených podmínkách jsou zkušební stroje vybaveny instalacemi a zařízeními, které umožňují testování při zvýšených a nízkých teplotách, při korozi a za jiných speciálních podmínek.

Obr. Extruzní test

Technologické testy (vzorky). Určují schopnost provádět určité technologické operace s daným kovem.

Extruzní test slouží ke stanovení schopnosti tenkého plechu k lisování a tažení za studena. Zkouška spočívá ve vytlačení otvoru se zaoblenou hlavou 1 (pic.25), dokud se neobjeví první trhlina v desce 2, upnuté v prstencové ploše.

Hloubka vytlačeného otvoru, když se objeví první trhlina, je kvantitativním měřítkem vzorku.

Ohybový test určuje schopnost kovu odolávat opakovanému ohýbání a používá se k posouzení kvality plechového materiálu do tloušťky 5 mm mm, stejně jako dráty a tyče.

Zkouška osídlení určuje schopnost studeného kovu zaujmout při stlačení daný tvar. Vzorek válce, jehož výška se rovná dvěma průměrům, se považuje za vyhovující, pokud se na něm při pěchování na danou výšku neobjeví praskliny, trhliny a lomy.

Zkouška svařitelnosti. Dvě tyče zkušebního kovu se svaří a otestují na ohyb nebo tah, načež se výsledky porovnají s výsledky odpovídajícími pevnému (nesvařenému) vzorku stejného kovu. Při dobré svařitelnosti by měla pevnost svaru v tahu odpovídat alespoň 80 % pevnosti v tahu plné tyče.

Efekt tvarové paměti – jev návratu do původního tvaru při ohřevu, který je pozorován u některých materiálů po předběžné deformaci.

úvod

Jedním ze základních vnímání fenoménů vnějšího světa lidmi je trvanlivost a spolehlivost kovových výrobků a konstrukcí, které si stabilně zachovávají svou funkční formu po dlouhou dobu, pokud ovšem nejsou vystaveny nadkritickým vlivům.

Zdá se však, že v rozporu se zdravým rozumem existuje řada materiálů, kovových slitin, které po zahřátí po předběžné deformaci demonstrují jev návratu do původního tvaru. To znamená, že tyto kovy, které nejsou živými bytostmi, mají zvláštní vlastnost, která jim umožňuje projevovat určitý druh paměti.

Fenomén

Rozumět efekt tvarové paměti, stačí jeho projev vidět jednou (viz obr. 1). co se děje?

1. Je tam kovový drát.
2. Tento drát je ohnutý.
3. Začneme zahřívat drát.
4. Při zahřátí se drát narovná a obnoví svůj původní tvar.

Podstata jevu

Proč se to děje? (Viz obr. 2)

1. Ve výchozím stavu má materiál určitou strukturu. Na obrázku je to naznačeno pravidelnými čtverci.
2. Při deformaci (v tomto případě ohýbání) se vnější vrstvy materiálu natahují a vnitřní jsou stlačeny (střední zůstávají nezměněny). Tyto podlouhlé struktury jsou martenzitické desky, což není u kovových slitin neobvyklé. Neobvyklé je, že v materiálech s tvarovou pamětí je martenzit termoelastický.
3. Při zahřátí se začíná projevovat termoelasticita martenzitických desek, to znamená, že v nich vznikají vnitřní pnutí, která mají tendenci vracet konstrukci do původního stavu, to znamená stlačovat podlouhlé desky a roztahovat zploštělé.
4. Vzhledem k tomu, že vnější podlouhlé desky jsou stlačeny a vnitřní zploštělé desky jsou roztaženy, materiál jako celek prochází sebedeformací v opačném směru a obnovuje svou původní strukturu a s ní i svůj tvar.

Charakteristika efektu tvarové paměti

Efekt tvarové paměti je charakterizován dvěma veličinami.

1. Značka slitiny s přísně dodržovaným chemickým složením. (Viz další „Materiály Shape Memory“)
2. Teploty martenzitických přeměn.

V procesu manifestace efekt tvarové paměti jde o martenzitické přeměny dvou typů – přímé a reverzní. V souladu s tím se každý z nich objevuje ve svém vlastním teplotním rozsahu: M_Н jim_К — začátek a konec přímé martenzitické transformace při deformaci, A_Н a A._К — začátek a konec zpětné martenzitické přeměny při zahřívání.

Teploty martenzitických přeměn jsou funkcí jak jakosti slitiny (systému slitiny), tak jejího chemického složení. Malé změny v chemickém složení slitiny (záměrné nebo v důsledku defektů) vedou k posunu těchto teplot (viz obr. 4).

Z toho vyplývá nutnost přísné kontroly chemického složení slitiny pro jednoznačný funkční projev efektu tvarové paměti, který posouvá hutní výrobu do sféry špičkových technologií.

Efekt tvarové paměti nastává během několika milionů cyklů; může být zpevněna předběžnými tepelnými úpravami.

Jsou možné efekty obrácené tvarové paměti, kdy si materiál „pamatuje“ jeden tvar při jedné teplotě a jiný při jiné teplotě.

Čím vyšší je teplota reverzní martenzitické transformace, tím méně výrazný je efekt tvarové paměti. Například slabý efekt tvarové paměti je pozorován u slitin systému Fe-Ni (5 – 20 % Ni), ve kterých je teplota reverzní martenzitické transformace 200-400˚C.
Z funkčních vlastností tvarové paměti má důležitý teoretický i praktický význam fenomén tzv. deformace orientované transformace Význam tohoto dědičného jevu je následující. Pokud je těleso chlazené pod napětím odlehčeno v rozsahu teplot, kde dochází k plasticitě přímé martenzitické přeměny a pokles teploty není zastaven, pokračující ochlazování ne vždy způsobí makroskopickou deformaci. Naopak nejčastěji se deformace dále hromadí, jako by materiál nebyl téměř vyložen. V ostatních případech dochází při chlazení k intenzivnímu návratu. Takové vlastnosti, z nichž první se obvykle nazývá deformace orientované transformace, druhá – anomální návrat deformace, jsou spojeny s růstem krystalů martenzitu vzniklých při zatížení – v případě deformace orientované transformace krystalů „pozitivní“ orientace a v případě anomálního návratu – „negativní“ orientace. Tyto jevy mohou být iniciovány zejména orientovanými mikronapětími.

Superelasticita

Dalším jevem úzce souvisejícím s efektem tvarové paměti je superelasticita – vlastnost materiálu vystaveného zatížení namáháním výrazně převyšujícím mez kluzu zcela obnovit svůj původní tvar po odstranění zatížení.

Superelastické chování je řádově vyšší než elastické chování.

Superelasticita je pozorována v teplotním rozsahu mezi začátkem přímé martenzitické přeměny a koncem zpětné.

Materiály s tvarovou pamětí

Niklid titanu

Lídrem mezi materiály s tvarovou pamětí z hlediska aplikace a studia je nikl titanu.

Niklid titanu je intermetalická sloučenina ekviatomického složení s 55 hm. % Ni. Teplota tání 1240-1310 °C, hustota 6,45 g/cm3. Počáteční struktura nikl titanu Stabilní na tělo centrovaná kubická mřížka typu CsCl při deformaci prochází termoelastickou martenzitickou přeměnou za vzniku nízkosymetrické fáze.

Jiný název pro tuto slitinu, přijatý v zahraničí, je nitinol pochází ze zkratky NiTiNOL, kde NOL je zkratka pro US Naval Ordnance Laboratory, kde byl materiál vyvinut v roce 1962.

Prvek z nikl titanu může vykonávat funkce jak senzoru, tak aktuátoru.

Niklid titanu má:

1. Vynikající odolnost proti korozi.
2. Vysoká síla.
3. Dobré vlastnosti tvarové paměti. Vysoký koeficient obnovy tvaru a vysoká obnovovací síla. Deformaci do 8 % lze zcela obnovit. Napětí při zotavení může dosáhnout 800 MPa.
4. Dobrá kompatibilita s živými organismy.
5. Vysoká tlumicí schopnost materiálu.

1. Díky přítomnosti titanu slitina snadno váže dusík a kyslík. Aby se zabránilo reakcím s těmito prvky během výroby, musí být použito vakuové zařízení.
2. Zpracování při výrobě dílů je obtížné, zejména řezání. (Vysoce pevná rubová strana).
3. Vysoká cena. Na konci 20. století měl o něco menší cenu než stříbro.

Při současné úrovni průmyslové výroby jsou výrobky z nikl titanu (spolu se slitinami systému Cu-Zn-Al) našly široké praktické uplatnění a prodej na trhu. (Viz dále „Použití materiálů s tvarovou pamětí“).

Ostatní slitiny

Na konci 20. stol efekt tvarové paměti byl nalezen ve více než 20 slitinách. Kromě nikl titanu Efekt tvarové paměti byl objeven v systémech:

• Au-Cd. Vyvinutý v roce 1951 na University of Illinois, USA. Jeden z průkopníků materiálů s tvarovou pamětí.
• Cu-Zn-Al. Spolu s titan-niklidem má praktické využití. Teploty martenzitických přeměn v rozmezí −170 až 100˚C.
  • Výhody (ve srovnání s titan-niklidem):
    • Lze tavit v normální atmosféře.
    • Snadné řezání.
    • Cena je pětkrát levnější.
    • Horší z hlediska vlastností tvarové paměti.
    • Horší mechanické a korozní vlastnosti.
    • Při tepelném zpracování snadno dochází k hrubnutí zrna, což vede ke snížení mechanických vlastností.
    • Problematika stabilizace zrn v práškové metalurgii.

    Někteří badatelé tomu věří efekt tvarové paměti je v zásadě možný pro jakékoli materiály procházející martenzitickou transformací, včetně takových čistých kovů, jako je titan, zirkonium a kobalt.

    Výroba niklu titanu

    Tavení probíhá ve vakuové lebkové peci nebo v elektrické obloukové peci s tavnou elektrodou v ochranné atmosféře (helium nebo argon). Vsázka je v obou případech jodid titanu nebo titanová houba lisovaná do briket a nikl N-0 nebo N-1.

    Pro získání jednotného chemického složení po průřezu a výšce ingotu se doporučuje dvojité nebo trojité přetavení.

    Při tavení v obloukové peci je doporučený proud 1,2 kA, napětí 40 V, tlak helia 53 MPa.

    Optimální režim chlazení pro ingoty, aby se zabránilo praskání, je chlazení pece (ne více než 10˚ za sekundu).

    Odstranění povrchových vad – broušení smirkovým kotoučem.

    Pro úplnější vyrovnání chemického složení v celém objemu ingotu se homogenizace provádí při teplotě 950-1000˚C v inertní atmosféře.

    Aplikace materiálů s efektem tvarové paměti

    Titanové niklové spojovací objímky

    

    

    Pouzdro poprvé vyvinuté a představené společností Raychem Corporation, USA, pro připojení potrubí hydraulického systému vojenských letadel. Ve stíhačce je více než 300 tisíc takových spojení, ale nikdy se neobjevily žádné zprávy o jejich selhání.

    Vzhled spojovací objímky je na Obr. 5. Jeho funkčními prvky jsou vnitřní výstupky.

    Použití takových pouzder je následující (viz obr. 6):

    1. Pouzdro je v původním stavu při teplotě 20˚C.
    2. Objímka je umístěna v kryostatu, kde se při teplotě −196˚C vnitřní výčnělky rozšiřují plunžrem.
    3. Studená průchodka se zevnitř vyhladí.
    4. Pomocí speciálních kleští se manžeta vyjme z kryostatu a nasadí se na konce připojovaných trubek.
    5. Pokojová teplota je teplota ohřevu pro dané složení slitiny. Pak se vše děje „automaticky“. Vnitřní výstupky si „pamatují“ svůj původní tvar, narovnají se a zaříznou do vnějšího povrchu spojovaných trubek.

    Výsledkem je pevné vakuově těsné spojení, které odolá tlaku až 800 atm.

    V podstatě tento typ spojení nahrazuje svařování. A zabraňuje takovým nevýhodám svaru, jako je nevyhnutelné měknutí kovu a hromadění defektů v přechodové zóně mezi kovem a svarem.

    Kromě toho je tento způsob spojování dobrý pro konečné spojení při sestavování konstrukce, kdy se svařování stává obtížně přístupným kvůli prolínání součástí a potrubí.

    Tato pouzdra se používají v letectví, kosmonautice a automobilovém průmyslu.

    Tato metoda se také používá pro spojování a opravy podmořských kabelových trubek.

    V medicíně

    • Rukavice používané v rehabilitačním procesu a určené k reaktivaci aktivních svalových skupin s funkční insuficiencí. Lze použít v interkarpálních, loketních, ramenních, kotníkových a kolenních kloubech.
    • Antikoncepční spirálky, které po zavedení získávají pod vlivem tělesné teploty funkční podobu.
    • Filtry pro zavedení do cév oběhového systému. Zavádějí se ve formě rovného drátu pomocí katétru, po kterém mají podobu filtrů s daným umístěním.
    • Svorky pro svírání slabých žil.
    • Umělé svaly, které jsou poháněny elektrickým proudem.
    • Upevňovací čepy určené pro upevnění protéz na kosti.
    • Zařízení na umělé prodloužení pro tzv. rostoucí protézy u dětí.
    • Náhrada chrupavky hlavice stehenní kosti. Náhradní materiál se vlivem kulovitého tvaru (hlavice stehenní kosti) stává samosvorným.
    • Tyčinky pro korekci páteře při skolióze.
    • Dočasné upínací fixační prvky pro implantaci umělé čočky.
    • Rám brýlí. Ve spodní části, kde je sklo zajištěno drátem. Plastové čočky při ochlazení nevyklouzávají. Rám se při otírání čoček a delším používání nevytahuje. Použitý efekt superelasticita.
    • Ortopedické implantáty.
    • Drát (ortodontický oblouk) pro korekci chrupu.
    • Zubní implantáty (samofixace divergentních elementů v kosti)

    Tepelný alarm

    • Požární alarm.
    • Požární klapky.
    • Poplašná zařízení pro vany.
    • Síťová pojistka (ochrana elektrických obvodů).
    • Zařízení pro automatické otevírání a zavírání oken ve sklenících.
    • Rekuperační nádrže kotlů.
    • Popelník s automatickým odstraňováním popela.
    • Elektronický stykač.
    • Systém pro zamezení výfuku plynů obsahujících palivové páry (v automobilech).
    • Zařízení pro odvod tepla z radiátoru.
    • Zařízení pro zapínání mlhových světel.
    • Regulátor teploty v inkubátoru.
    • Nádoba na mytí teplou vodou.
    • Regulační ventily pro chladicí a topná zařízení, tepelné stroje.

    Jiné použití

    • Focus Boro, Japonsko, používá nikl titanu v pohonných zařízeních pro rekordéry. Vstupní signál z rekordéru je přeměněn na elektrický proud, který zahřívá titanový niklový drát. Prodloužením a stažením drátu se pero záznamníku uvede do pohybu. Od roku 1972 bylo vyrobeno několik milionů takových kusů (údaje ke konci XNUMX. století). Protože je hnací mechanismus velmi jednoduchý, poruchy jsou extrémně vzácné.
    • Elektronický kuchyňský sporák konvekčního typu. Pro přepínání ventilace mezi mikrovlnným ohřevem a cirkulačním ohřevem horkého vzduchu se používá titanniklový senzor.
    • Citlivý ventil pro pokojovou klimatizaci. Nastavuje směr větru ve větracím otvoru klimatizace pro účely chlazení a topení.
    • Kávovar. Určení teploty varu, stejně jako pro otáčení ventilů a zapínání a vypínání.
    • Elektromagnetický kuchyňský robot. Ohřev je produkován vířivými proudy, které vznikají na dně pánve vlivem magnetických silových polí. Aby nedošlo k popálení, objeví se signál, který je řízen prvkem ve formě titanové niklové cívky.
    • Elektronická skladovací sušička. Pohání klapky během regenerace dehydratačního činidla.
    • Začátkem roku 1985 začaly úspěšně dobývat trh slitiny s tvarovou pamětí, používané k výrobě podprsenkových rámů. Kovový rám ve spodní části košíčků se skládá z titanového niklového drátu. Využívá se zde vlastnosti superelasticity. Zároveň není cítit přítomnost drátu, působí dojmem měkkosti a pružnosti. Při deformaci (při praní) snadno obnoví svůj tvar. Prodej: 1 milion kusů ročně. Jedná se o jednu z prvních praktických aplikací materiálů s tvarovou pamětí.
    • Výroba různých upínacích nástrojů.
    • Těsnění pouzder mikroobvodů.
    • Vysoká účinnost přeměny práce na teplo při martenzitických přeměnách (v niklidu titanu) naznačuje použití takových materiálů nejen jako vysoce tlumících materiálů, ale také jako pracovní kapaliny chladniček a tepelných čerpadel.
    • Vlastnost superelasticity se využívá k vytváření vysoce účinných pružin a akumulátorů mechanické energie.
    • „Paměťový efekt“ se také používá při výrobě šperků. Například dekorace v podobě květiny. Při nošení na krku na řetízku se okvětní lístky květiny opřené o tělo otevřou a odhalí drahokam skrytý uvnitř.
    • „Paměťového efektu“ využívají i iluzionisté – například v triku, kdy se zahnutý hřebík narovná v rukou kouzelníka nebo některého z diváků.

    См. также

    • Tepelně smrštitelné materiály
    • Dědičná mechanika
    • Dědičný

    Literatura

    Článek můžete vylepšit poskytnutím přesnějších citací svých zdrojů.

    • Likhachev V.A., Kuzmin S.L., Kamentseva Z.P. Efekt tvarové paměti. – Leningrad: Nakladatelství Leningradské státní univerzity, 1987.
    • Tichonov A. S., Gerasimov A. P., Prokhorova I. I. Aplikace efektu tvarové paměti v moderním strojírenství. – M.: Strojírenství, 1981. – 81 s.
    • Lichačev V. A., Malinin V. G. Strukturálně-analytická teorie pevnosti. -. – Petrohrad. Science, 1993. – 441 s. — ISBN 5-02-024754-6
    • Tichonov A. S., Gerasimov A. P., Prokhorova I. I. Aplikace efektu tvarové paměti v moderním strojírenství. – M.: Strojírenství, 1981. – 81 s.
    • V. N. Chachin. Tvarová paměť. – M.: Poznání, 1984. – 64 s. – („Znalosti“, „Fyzika“.).
    • Ootsuka K., Shimizu K., Suzuki Y. Slitiny s efektem tvarové paměti: Transl. z japonštiny / Ed. H. Funakubo. M.: Hutnictví, 1990. – 224 s.
    • S. V. Shishkin, N. A. Makhutov Výpočet a návrh nosných konstrukcí na slitinách s efektem tvarové paměti. – Iževsk: Scientific Publishing Center „Regular and Chaotic Dynamics“, 2007. – 412 s. — ISBN 978-5-93972-596-5

    reference

    • O kovovém paměťovém efektu v Newsreel „Chci vědět všechno“ na YouTube
    • Publikace, dizertační práce, patenty na téma EPF
    • Věda o materiálech

    Wikimedia Foundation. 2010.