مقاله آلیاژهای حافظه دار

این مقاله با فرمت Word بوده و قابل ویرایش است همچنین آماده پرینت می باشد

موضوع : مقاله آلیاژهای حافظه دار

آلياژهاي حافظه دار موادي بسيار جالب با مشخصات حفظ شكل و سوپرالاستيسيته هستند كه فلزات و آلياژهاي معمولي اين خاصيت را ندارند  خواص متمايز و برتري آن ها نسبت به ساير آلياژها عكس العمل شديد اين مواد نسبت به برخي پارامترهاي ترموديناميكي و مكانيكي و قابليت بازگشت به شكل اوليه در اثر اعمال پارامترهاي مذكور است  وقتي يك آلياژ معمولي تحت بار خارجي بيش از حد الاستيك قرار ميگيرد تغيير شكل ميدهد  اين نوع تغيير شكل بعد از حذف بار باقي مي ماند  آلياژ حافظه دار  منجمله نايتينول  رفتار متفاوتي از خود ارائه مينمايد  در دماي پايين يك نمونه حافظه دار مي تواند تغيير شكل پلاستيك چند درصدي را تحمل كند و سپس به صورت كامل به شكل اوليه در دماي بالا برگردد  و اين تنها با افزايش دماي نمونه ممكن است اين فرآينددربارةپديدةحافظه داري شكل اولين بار در سال1932 توسط,Change Readمشاهد شدآنها وارون پذيري حافظه شكلي رادر AuCd ازطريق مطالات فلزشناسي وتغيرات مقاومت الياژ بررسي كردند و  براي مدت زمان طولاني در حد كنجكاوي آزمايشگاهي باقي  ماند تا اينكه اين در سال 1956 مشاهدات و تحقيقات مربوط به تز دكتراي Horbojen در موضوع اثر حافظه دار  در آلياژ CuZn منتشر شد و در سال 1963 كشف حافظه داري شكل در آلياژ NiTi با درصد اتمي مساوي 50-50% توسط Buhler و همكارانش  نظر دانشمندان ومحققين را جلب نمود در اين هنگام تحقيق درباره متالورژي و كاربرد هاي عملي اوليه آن به طور جدي آغاز شد در سال 1967 دركنفرانس Buhler,Nol و همكارانش تحقيقات گستردة خود را بر روي Nitinol و كاربرد هاي تجاري فراوان در صنايع ارائه دادند  از سال  1980 Hawt,Micheal  با انتشار مقاله بر روي برنج مادة جديد حافظه دار ديگر را معرفي كردند و   بعد رفتار سوپرالاستيك مواد حافظه دار و بويژه نايتينول به منظور وسايل پزشكي و صنعتي توسعه يافت و كشف مزاياي اساسي وعملي آن ها هر روز رو به افزايش است

به طور خلاصه  موادي هستند كه هر گاه در دماي پايين در فاز مارتنزيتي خود دچار تغيير فرم مكانيكي گردند  با افزايش دما شكل اوليه خود را باز مي يابند  نيروي كه عامل اين تغييرات است همان ساختار كريستالي و تبديل مارتنزيتي مي‌باشد اين مواد داراي محدودة مشخص دماي هستند كه عبور از آن ها مي تواند حافظة اين مواد را از بين ببرد  از طرفي هنگامي كه اين مواد به عنوان محرك به كار مي روند در دماي مشخص مي توانند فعال شوند  و اين خود مسئله مهمي براي طراحي مي باشد  يا به عبارتي در پديده حافظه داري نمونه در حالت كاملاً مارتنزيتي به مقدار معيني تغيير فرم داده مي شود سپس با گرم كردن نمونه و برگشت آن به حالت آستنيتي شكل نمونه نيز به حالت اول خود بر گردد 

سيكل حرارتي مكانيكي توصيف كننده پديده حافظه داري شكلي چگونگي پديده حافظه داري شكل را با تبديل دو فاز آستنيت و مارتنزيت به يكديگر نشان مي دهد بررسي بر روي تغيير حالت متالورژيكي نمونه جامد  تغيير آرايش اتم ها بدون هيچگونه تغييري در تركيب شيميايي فاز زمينه را نشان مي دهد اين تغيير آرايش منجر به ايجاد ساختار كريستالي فاز جديد و پايدار مي شود پيشرفت تغيير حالت بدون نياز به حركت و جابجايي اتمها به صورت مجزا  را مي توان مستقل از زمان دانست و به همين دليل مي توان وابستگي دما را به عنوان تنها عامل پيشرفت اين تغيير نشان داد سوپرالاستيسيته نايتينول مواد مهم استراتژيك دامنة‌وسيعي از روش ها و طراحي هاست خصوصيت كليدي  مواد سوپر الاستيك براي طراحان و كاربران حالت ميانه بين پليمرها و فلزات مرسوم است  استحكام فلزات و انعطاف پذيري پلاستيك يا ‌فوق فنر كه از نظر كيفي سوپر الاستيسيته  نايتينول قابل توجه است  خصوصيات خيلي خوب اين آلياژ خواص مكانيكي و الكتريكي  عمر  خستگي طولاني و همچنين مهمترين و مناسبت ترين خصوصيات سوپر الاستيك نايتينول به شرح زير است اخيراً آلياژهاي حافظه دار متخلخل  نايتينول نظر بسياري از محققين و مهندسين مواد را جلب كرده است  زيرا خواص عالي و كاربردي بهينة‌آن ها به ويژه در پزشكي است  ساختار حفره‌اي در آلياژ هاي حافظه دار نايتينول  دانسيتة آلياژها را كاهش مي دهد و بيش از آن  مدول يانگ آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول مي تواند بواسطه كنترل كردن خصوصيت حفره ها تنظيم شود روش متالورژي پودر فرايند اطمينان بخش‌تر براي بقية‌آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول است توسط زينتر كردن عناصر پودري نيكل و تيتانيم  روش متالورژي پودر شامل تكنيك هاي مختلفي است شبيه زينتر كردن معمولي  CS  واكنش حرارت زياد خود پيشرو ‌SHS و فشردن ايزواستاتيك گرم  HIP تاكنون تهيه خواص مكانيكي آلياژهاي حافظه دار متخلخل توسط اين روش ها با رضايتمندي انجام نشده است  شكل حفره هاي آلياژ متخلخل نايتينول توسط زينتر كردن معمولي زماني كه اندازة حفره ها كوچك باشد معمولاً بي قاعده  است  و در تكنيك فشردن ايزواستاتيك گرم آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول توزيع حفره ها آنيزوتروپيك و حفره هاي پيوستة بزرگي دارد بنابراين ساخت مواد نايتينول نوعاً ترد و سوپر الاستيسيته كمي را نشان مي‌دهند  بنابراين توسعه روشي براي توليد آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول با توزيع مختلخل هموژن و ايزوتروپيك شكل حفره ها با قاعده و ميزان اندازه حفره ها به علاوه خواص مكانيكي رضايتمند ضرورت دارد تلاش زياد جهت بهبود خواص مكانيكي و سوپر الاستيسيته آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول پيش از آن كه بتوان آن ها را در كاربردهاي پزشكي و مهندسي استفاده كرد انجام شده است  نهايتاً گزارش شد كه مواد سراميكي متخلخل كه توسط كپسول آزاد فشردن ايزواستاتيك گرم تهيه مي شوند  داراي توزيع حفره هاي هموژن و شكل حفره ها با قاعده وتخلخل باز قابل كنترل دارد مواد تهيه شده توسط اين روش خواص مكانيكي بهتر را نسبت به موادي كه توسط روش هاي زينتر معمولي تهيه شده بودند نشان مي دهند  در اين مطالعات ريز ساختار رفتار استحالة مارتنزيت وخواص مكانيكي آلياژهاي حافظه دار متخلخل نايتينول كه توسط كپسول آزاد فشردن  ايزو استاتيك گرم تهيه شده بودند بررسي و با آلياژهاي اصلي كه توسط روش زينتر تهيه شده بودند مقايسه شدند آلياژها تحت شرايط مختلف گذشت زمان ‌بر طبق بالا بردن سوپر الاستيسيته در دماي اتاق توسط دماي استحالة مارتنزيت كنترل شدند

آلياژهاي حافظه دار

بررسی و شناخت

فهرست مطالب

۱- مقدمه و تاریخچه ۶

۲ پیش گفتار ۷

۳-آلیاژهای حافظه دار ۸

۴- سوپر الاستیسیته ۱۰

۵- مزایا مربوط با رفتار سوپر الاستیک آلیاژحافظه دارنایتینول ۱۱

۶- معایب مربوط به رفتار سوپر الاستیک آلیاژ حافظه دار نایتینول ۱۲

۱- آلیاژهای حافظه دار متخلخل نایتینول ۱۵

۲-پروسة آزمایشگاهی ۱۷

۳-بررسی ها ۱۸

مرفولوژی و توزیع حفره ها ۱۸

ارزیابی ریز ساختار ۲۳

آنالیزC DS 26

4- تکامل خواص مکانیکی – آزمون فشار ۲۸

۱-ساختارهای کریستالی ۳۲

کریستالوگرافی مارتنزیتی ۳۲

ساختار و فاز R 35

2- رفتار مکانیکی آلیاژهای نایتینول ۳۶

منحنی تنش – کرنش ۳۶

۳- رفتار ترمومکانیکی ۳۸

خاصیت ارتجاعی کاذب ۳۹

اثر حافظه دار یک طرفه و دو طرفه ۳۹

۴- اثر عملیات ترمودینامیکی ۴۱

اثر حافظ شکل و شبه الاستیسیته ۴۱

۵- خصوصیات دندانه ای سوپر الاستیک سیم های نایتینول ۴۱

۶- مطالعات اولیه اتصالات پیوندهای مسی بین سیم های نایتینول ۴۲

ریزساختار ۴۳

۷-نرخ کرنش وابسته به مکانیزم تغییر شکل در آلیاژهای حافظه دار Ni-Ti-Cr 46

1- ساخت آلیاژهایی بر پایه نایتینول ۴۸

فرآیند ذوب و ریخته گری ۴۸

متالورژی پودر و دیگر تکنیکهای آلیاژهای نایتینول ۵۳

۲- کاربرد ها ۵۶

۱ -کاربردهای صنعتی ۵۶

۲-کاربرد آلیاژهای حافظه دار درمهندسی پزشکی ۵۹

موارد استفاده پزشکی از آلیاژ Ni-Ti 61

نتیجه گیری ۷۰

منابع ومآخذ ۷۱

پیوست ها ۷۲