יש עוד סיפור על גילוי התכונות של חומרי SMA. מחקר מוקדם על חומר זה החל בשנות ה-1930, כאשר מדענים חקרו כמה תכונות בלתי צפויות שהציגו מתכות שונות. הכימאי השבדי ארנה אולנדר גילה תופעת פסאודו אלסטיות תוך כדי התבוננות בסגסוגות זהב-קדמיום ותיאר אותה. עם זאת, רק בתאונת מעבדה כ-30 שנה מאוחר יותר, אנשים התחילו באמת להשתמש במונח "סגסוגת זיכרון צורה"

אפקט זיכרון הצורה אומר שחומר מוצק בעל צורה מסוימת (בדרך כלל חומר עם טרנספורמציה מרטנסיטית תרמו-אלסטית) עובר גבול מסוים של דפורמציה פלסטית בטמפרטורה מסוימת (במצב מרטנסיטי Mf), ומתחמם לטמפרטורה מסוימת ( בדרך כלל טמפרטורת היעלמות המרטנסיט של החומר Af), החומר חוזר למצבו המקורי לפני דפורמציה.

סגסוגת זיכרון צורה (SMA) היא סוג חדש של חומר חכם. המאפיין שלו הוא שהוא יכול לחזור לצורתו המקורית בטמפרטורה מסוימת. באופן כללי, הסביבה שבה מאפיין זה מתרחש היא טמפרטורה גבוהה. האפקט הסופר-אלסטי שלו, מאפייני התנגדות גבוהה, שונות של מודול אלסטי בטמפרטורות שונות ותפקוד ההתאוששות העצמי אינם מתממשים על ידי חומרי מתכת כלליים.

עקרון אפקט זיכרון הצורה

אפקט זיכרון הצורה של הסגסוגת הוא התנהגות תרמו-מכנית מיוחדת, שהיא תוצאה של הטרנספורמציה הפיכה של שלב הטמפרטורה הנמוכה (מרטנזיט) שנוצר על ידי הטרנספורמציה התרמו-אלסטית לשלב הטמפרטורה הגבוהה (אוסטניט) במהלך החימום.

רוב סגסוגות זיכרון הצורה מציגות אפקט של זיכרון צורה באמצעות טרנספורמציה של מרטנזיט תרמו-אלסטית.

טרנספורמציה מרטנסיטית רגילה היא שיטת חיזוק מרווה של פלדה, כלומר, חימום הפלדה לטמפרטורה קריטית מסוימת למשך פרק זמן, ולאחר מכן קירור מהיר שלה, הפלדה הופכת למבנה מרטנסיטי, והפלדה מתקשה.

עם מחקר מעמיק של חוקרים, הם גילו בהדרגה שלא רק שדה הטמפרטורה ושדה הלחץ יכולים לגרום להשפעת זיכרון הצורה, אלא השדה המגנטי יכול גם לגרום לטרנספורמציה המרטנסיטית, שגורמת להשפעת זיכרון הצורה.

נמצא כי ישנם סוגים רבים של סגסוגות עם אפקט זיכרון צורה, אשר ניתן לחלקם לשלוש קטגוריות: סגסוגות ניקל-טיטניום, סגסוגות נחושת וסגסוגות ברזל. נכון לעכשיו, סגסוגות זיכרון הצורה המעשיות היחידות הן סגסוגות מבוססות Ni-Ti וסגסוגות מבוססות Cu.

עד כה, אנשים מצאו יותר מ-50 סגסוגות עם אפקט זיכרון צורה, כולל: Au-Cd, Ag-Cd, Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Si, Cu-Sn , Cu-Zn-Ga, In-Ti, Au-Cu-Zn, NiAl, Fe-Pt, Ti-Ni, Ti-Ni-Pd, Ti-Nb, U-Nb, Fe-Mn-Si וכו'.

חסרונות ושיקולי עיצוב

כאשר מפתחים עיצוב או רכיב באמצעות SMA כחומר גלם, אנשים צריכים לקחת בחשבון כמה גורמים וסיכונים. החיסרון העיקרי של SMA הוא הסיכון לכישלון עייפות. מספר הפעמים שחומר SMA מסוים יכול לחזור בערך לצורתו המקורית לאחר כיפוף ועיוות מוגבל (יותר מדי פעמים, הוא עלול להישבר).

מנקודת מבט ייצורית, עלות הייצור של SMA עשויה להיות גבוהה, מה שמגביל את השימוש ב-SMA על ידי יצרנים וצרכנים. לא רק זה, מכיוון שרוב החומרים הללו מסתמכים על טמפרטורה כדי לייצר דפורמציה, ישנם סיכונים מסוימים בשימוש ב-SMA בציוד הפועל בתנאי טמפרטורה בלתי נשלטים או לא יציבים.

התעשיות במעלה הזרם והמורד של סגסוגות זיכרון צורות כוללות בעיקר תעשיות ביו-רפואיות, תעופה וחלל, מכניות ואלקטרוניקה, בניית גשרים, ייצור רכב ותעשיות אחרות. הביקוש בשוק למוצרים בתעשיית סגסוגות זיכרון הצורה קשור קשר הדוק לביקוש למוצרים בתעשייה במורד הזרם, ויגדל עם התפתחות שוק התעשייה במורד הזרם. פיתוח סינכרוני.

בשלב זה, ישנם מפעלים ויחידות רבים העוסקים במחקר יישומים או בייצור של סגסוגות זיכרון צורות במדינה שלי. בשלב מוקדם של התפתחות התעשייה, המחקר על סגסוגות זיכרון צורות על ידי אוניברסיטאות ומכוני מחקר שונים מילא תפקיד עצום בקידום התפתחות התעשייה. בשנים האחרונות, חלק מיצרני סגסוגת זיכרון הצורה המקומיים עלו במהירות ומילאו תפקיד חשוב בהתקדמות הטכנולוגית של התעשייה. בשלב זה, הם הפכו לכוח המניע החשוב ביותר לפיתוח תעשיית סגסוגת זיכרון הצורה של ארצי.

תוצאות מחקר מתקדמות של סגסוגות זיכרון צורה זרה

1. חלל

צמיג סופר אלסטי

צוות גלן SMA של נאס"א פיתח צמיג לא פנאומטי. צמיג סופר אלסטי זה פותח במקור למשימות עתידיות לירח ולמאדים, אך הוא מהווה חלופה בת קיימא לצמיגים פניאומטיים על פני כדור הארץ כיום. טכנולוגיה זו נוצרה בהשראת צמיג Apollo Lunar Tire, המשתמש בסגסוגת זיכרון צורה בעלת מתח גבוה כעומס-מֵסַב רכיב במקום חומר אלסטי טיפוסי, מה שגורם לכך שהצמיג יכול לעמוד בעיוות יתר ללא נזק קבוע.

צמיג חדשני זה מצוות גלן SMA של נאס"א משתמש בסגסוגות של זיכרון צורות (בעיקר NiTi ונגזרותיו) כרכיבים נושאי עומס. סגסוגות זיכרון צורה אלו יכולות לעמוד בפני מתחים הפיכים משמעותיים (עד 10%), מה שמאפשר לצמיגים לעמוד בעיוותים גדולים יותר מצמיגים אחרים שאינם פנאומטיים לפני שהם עוברים עיוות קבוע.

כנף מעוותת

מהנדסים במרכז המחקר גלן של נאס"א משתמשים בסגסוגות של זיכרון צורות כדי ליצור כנפיים מעוותות. חלקים העשויים מסגסוגות זיכרון צורה הם בדרך כלל 10% עד 20% מהגודל והמשקל של חלקים מסורתיים. יצרני מטוסים, חוקרים וסוכנויות ממשלתיות כמו נאס"א יכולים להשתמש במתכות הללו כדי לעשות יותר עבודה מאשר רק להפחית דלק. עֲלוּת.

מהנדסי בואינג המציאו מערכת להפחתת הרעש של מנועי טורבינה. זה נקרא "V" של גיאומטריה משתנה. בעת חימום, סגסוגת זיכרון הצורה תתכופף, וקצות ה-V הללו יהיו שקועים בזרימת גז הפליטה, ויוסיפו מערבולות נאותות לאוויר החם כדי להפחית את הרעש. ככל שסגסוגת זיכרון הצורה מחוממת יותר, היא מתכופפת יותר, כך שכאשר בתנאי אוויר שונים, ניתן להגדיר יותר זוויות ב-V.

כנפיים מתקפלות

מהנדסים במרכז המחקר של נאס"א גלן, מרכז מחקר הטיסה של נאס"א ארמסטרונג ובואינג השתמשו בהצלחה בסגסוגת זיכרון צורות (SMA) כדי להזיז את חלק הכנפיים בגודל מלא של ה-F/A-18 Hornet.

מבחן מוצלח זה הוא אבן דרך עבור פרויקט הכנף האדפטיבית של Spanwise, אשר חוקר את כיפוף הטיסה או היווצרות חלק מכנף מטוס. היכולת ליצור כנפיים יכולה לשפר את ביצועי המטוס על ידי הפחתת המשקל והגרר, תוך שיפור השליטה במטוס.

נאס"א תמשיך לבחון את מפעילי ה-SMA על כנפי F/A-18 בעתיד, במטרה להגדיל את קיבולת המומנט ל-2260N ולהחיל אותם על הקצוות המובילים והעורכים של הכנפיים. מחקר זה הוא חלק מפרויקט Spanwise Adaptive Wing של נאס"א, החוקר כיצד כנפיים אדפטיביות על הסיפון יכולות לשפר את יעילות המטוס ואת יכולות הבקרה.

2. תעשיית מכונות

אין מערכת קירור לקירור

צוות מחקר גרמני פיתח אב טיפוס של מערכת חימום/קירור מתקדמת שיכולה לחמם ולקרר אוויר על ידי דחיסה ופריקה של "קווי שרירים" ניקל-טיטניום. היעילות היא פי שניים ממשאבת חום או מזו של מזגן. שלוש פעמים. המכשיר אינו משתמש בגז קירור, כלומר זוהי דרך ידידותית יותר לסביבה לחימום או קירור חללים.

המכשיר מבוסס על המאפיינים המיוחדים של סגסוגות מתכת מסוימות עם זיכרון צורה. במקרים מסוימים, במיוחד סגסוגות ניקל-טיטניום, מתכות אלו סופגות חום רב כאשר הן מכופפות ומעוותות, ולאחר מכן משחררות חום כאשר נותנים להן לחזור לצורתן הרגילה, קו העומס ההבדל בין קו השחרור לשחרור הקו יכול להיות גבוה עד 20 מעלות צלזיוס.

כוח מיקרו רובוט

פרופסור דאנקן הנד מאוניברסיטת Heriot-Watt בבריטניה מפתח סוג חדש של סגסוגת לשימוש במיקרו-רובוטים מורכבים וניתנים לשליטה. על מנת לייצר חומר מתקדם זה, החוקרים מפתחים טכנולוגיה חדשה הנקראת העברה קדימה הנגרמת על ידי לייזר מדורגת פונקציונלית (FG-LIFT).

אצבע רובוט גמישה

טכנולוגיה זו משתמשת בלייזר דופק כדי להפקיד סרטי מתכת דקים כגון ניקל, טיטניום או נחושת המשולבים על פולימר שקוף על מצע. לכן, טכנולוגיה זו יכולה להדפיס סרטי מתכת שונים שכבה אחר שכבה על המצע [מקלט] כמו סרט מכונת כתיבה ישן, כך שייתכן שיהיו שלוש שכבות של טיטניום, ארבע שכבות של ניקל ושכבה אחת של נחושת. בדרך זו, התהליך יכול לבנות אלמנטים תלת מימדיים, אותם צוות מתאר כ-voxels, המורכבים משכבות מתכת שונות. לאחר מכן ניתן לטפל בחומר בחום כדי לשלוט בזהירות בתהליך הדיפוזיה בין שכבות המתכת בכל ווקסל, מה שמאפשר לחוקרים לשלוט במדויק על הרכב החומר.

רובוט מדוזה

רובוט מדוזה ביונית מונע על ידי SMA

צוות ממעבדת המכטרוניקה ההודית ITIndore פיתח מדוזה רובוטית רכה המבוססת על פולימרים מסגסוגת זיכרון צורות לניטור ביולוגי ימי נטול רעש באמצעות חומרים חכמים ורכים. טכנולוגיית הרובוטיקה הרכה היא מעצמה רב-מטרית מתפתחת בתחום הרובוטיקה. SMA יכול לשמש כבחירה מתאימה עבור טכנולוגיית מפעיל גמיש לחיקוי היציבה של אורגניזמים חיים. זהו חומר חכם שיכול להתאושש מעיוות שנגרם ולשחזר את צורת הזיכרון שלו בעת חימום.

הצוות בדק את הרובוט שפותח בסביבת מעבדה והשיג תנועה של 1 ס"מ לשנייה. המכשיר משתמש במנגנון המבוסס על קפיצי SMA כדי לדמות את רפרוף הסנפיר האחורי של זנבו של הדג, ובכך מייצר כוח הנעה שדוחף את דג הרובוט. היתרון בפיתוח רובוטים רכים כאלה הוא שהם מאפשרים הנעה נטולת רעש ועיצוב פשוט וגמיש, שצורך פחות זמן ייצור. החימום והקירור המתמשכים של מבנה הפולימר המבוסס על חוט ה-SMA אחראי להתרחבות והתכווצות האנטנות של גופו, מה שיוצר דחף להנעת רובוט המדוזה במים.

מיסבי סגסוגת זיכרון צורה

מומחה הטריבולוגיה והמכונות המסתובבות של נאס"א, כריסטופר דלאקורטה, מנסה להשתמש בסגסוגת ניקל-טיטניום לייצור מיסבים כדוריים, מכיוון שמיסבים כדוריים מסורתיים נוטים לחלודה ולשקעים בסביבות קיצוניות, במיוחד במהלך טיסות תעופה וחלל. עם זאת, Nitinol שונה מפלדת מיסבים מסורתית. ניטינול הוא שילוב של ניקל וטיטניום, בדרך כלל בשילוב עם מתכות אחרות. הסגסוגת הנפוצה ביותר היא Nitinol 55, סגסוגת זיכרון צורה ידועה (SMA). SMA הוא חומר אלסטי במיוחד שניתן לסובב ולכופף, אך הוא עדיין יכול לחזור לצורתו המקורית.

3. חיי היומיום

היישומים העיקריים של סגסוגות זיכרון צורה בחיי היומיום הם: מכשירי התאמת טמפרטורה, מכשירי הגנה מפני התחממות יתר, מנגנוני כיוון כיוון הרוח של מיזוג אוויר, מסגרות למשקפי זיכרון, פנסי רחוב עם זיכרון צורה, אנטנות לטלפונים ניידים ובדיקת אש. שסתוםs.

כסוג חדש של חומר שהופיע עם ההתפתחות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, לסגסוגת הזיכרון יש אינטליגנציה סופר ועליונות גבוהה. יש לו את היתרון המעולה ביכולת לייצר רכיבים אמינים שונים עם ביצועים מעולים, אוטומציה גבוהה ועמידות בפני שחיקה ועיוות. העלייה המתמשכת של רמת המדע והטכנולוגיה גרמה להמשך גידול הביקוש לחומרים חכמים בכל תחומי החיים, ולסגסוגות זיכרון הצורה יש סיכויי פיתוח רחבים.

בנוסף, תעשיית סגסוגת זיכרון הצורה עולה בקנה אחד עם התוכנית האסטרטגית הלאומית של התעשייה המתעוררת ומדיניות התמיכה המרכזית והמקומית לקביעת שבע התעשיות המתעוררות, שהן תעשיות שנתמכות ומעודדות על ידי המדינה. בעתיד, עם הפיתוח של טכנולוגיית סגסוגת זיכרון צורות וירידה בעלויות, קידום מדיניות תעשייתית ושיפור מתמיד של קבלת הצרכנים. בעתיד, עם שיפור רמת החיים וכוח הצריכה של אנשים, סגסוגות זיכרון צורות ייכנסו בהדרגה למסחור היומיומי. בנוסף למוצרים כמו מכוניות, רובוטים, מכשירי חשמל ביתיים ומכשירים רפואיים, כמה פריטים קטנים בחייהם של אנשים יגדילו גם את הפופולריות של השימוש בסגסוגות של זיכרון צורות, תגרום להתרחבות נוספת של קנה המידה בשוק של סגסוגות זיכרון צורות.

קישור למאמר זה:מדוע לסגסוגת זיכרון צורות יש זיכרון? 

הצהרת הדפסה חוזרת: אם אין הנחיות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. נא לציין את המקור להדפסה חוזרת: https://www.cncmachiningptj.com

PTJ® מספק מגוון רחב של דיוק מותאם אישית עיבוד cnc סין שירותי.מוסמך ISO 9001:2015 &AS-9100.

חנות לעיבוד שבבי מתמחה בשירותי ייצור לענפי בנייה ותחבורה. היכולות כוללות חיתוך פלזמה וחיתוך דלק חמצן, עיבוד בהתאמה אישית, MIG ו מתאם אלומיניום ריתוך כרסום דיוק אלומיניום בהתאמה אישית, יצירת גלילים, הרכבה, מכונת עיבוד של מחרטה נירוסטה cnc פיר, גזירה ו שירותי עיבוד שבבי CNC Swiss. החומרים המטופלים כוללים פחמן ו חלקי לוחות כיסוי לעיבוד נירוסטה פסיבציה.

ספר לנו קצת על תקציב הפרויקט שלך וזמן האספקה ​​הצפוי. אנו נתכנן איתך אסטרטגיה כדי לספק את השירותים המשתלמים ביותר כדי לעזור לך להגיע ליעד שלך, אתה מוזמן לפנות אלינו ישירות ( sales@pintejin.com ).