Histórico de desenvolvimento da liga com memória de forma

A liga com memória de forma é um tipo de material com memória de forma com excelentes propriedades. Quando é afetado por for?a externa ou mudan?a magnética, ele pode manter seu estado anterior, que é chamado de efeito de memória de forma. A aplica??o desses materiais é muito simples, em que os materiais s?o fáceis de deformar pela aplica??o de for?a externa. Quando s?o aquecidos a uma certa temperatura por aquecimento externo ou interno, eles encolhem ou retornam à sua forma original. Em 1932, físicos suecos descobriram pela primeira vez esse efeito de memória de forma na liga Au CD. Em 1938, greninger e mooradian observaram pela primeira vez esse efeito de memória de forma em ligas Cu Zn e Cu Sn. Até 1969, o SMA foi aplicado comercialmente com sucesso pela primeira vez. A empresa Raychem aplicou com sucesso a liga NiTi como uma junta de tubula??o para o sistema de press?o de óleo do ca?a F14 nos Estados Unidos e obteve um bom desempenho de veda??o do sistema de press?o de óleo.

Efeito de memória de forma

O efeito de memória de forma da liga com memória de forma está essencialmente relacionado com a transforma??o martensítica na liga. A liga com memória de forma existe na forma de austenita em temperatura mais alta e martensita em temperatura mais baixa. Quando o SMA é aquecido, ele come?a a mudar da fase martensítica para a austenítica. Como é

é definida como a temperatura na qual a transforma??o austenítica come?a e AF como a temperatura na qual a transforma??o austenítica termina. Quando o SMA é aquecido acima da temperatura, a fase martensítica muda gradualmente de volta para a fase austenita e retorna à forma original em alta temperatura, o que também pode ser realizado sob condi??es de alta carga. No processo de resfriamento, a temperatura inicial da austenita para a martensita é definida como MS, e a temperatura no final da transforma??o da martensita é definida como MF. A temperatura na qual a transforma??o martensítica n?o é mais induzida pelo estresse é definida como MD. Acima desta temperatura, o SMA se deforma sob a a??o de uma for?a externa e retorna imediatamente à sua forma original após o descarregamento. As ligas com memória de forma têm três tipos diferentes de efeitos de memória (como mostrado na Figura 1), que s?o caracterizados da seguinte forma:

① Efeito de memória unidirecional. Quando a temperatura é reduzida, a liga se deformará, e ent?o retornará ao estado anterior à deforma??o aumentando a temperatura, ou seja, há efeito de memória de forma no processo de aquecimento;

② Efeito de memória bidirecional. Quando a liga retorna ao estado em alta temperatura durante o aquecimento, e retorna à forma em baixa temperatura quando a temperatura é reduzida. Porque o efeito de memória bidirecional só pode ser obtido através de um processo de “treinamento” adequado e a tens?o em alta temperatura será bastante reduzida, por isso tem menos aplica??o comercial. O ciclo de for?a de calor é um tipo de método de “treinamento” para realizar o efeito de memória de forma bidirecional. Atinge o propósito de “treinamento” ciclando entre a austenita e variantes específicas de martensita;

③ Efeito de memória de todo o processo. Refere-se ao estado em que a liga recupera a alta temperatura durante o processo de aquecimento. Quando a temperatura é reduzida para baixa temperatura, a forma muda para a forma oposta quando muda para alta temperatura.

O efeito de memória de forma é uma transforma??o martensítica de fase sólida sem difus?o. Além disso, existem outros processos de transforma??o de fase relacionados à memória de forma, como a transforma??o de fase R, que geralmente ocorre em uma fase intermediária de transforma??o de austenita para martensita. Há histerese térmica na transforma??o reversa da martensita, que é um índice para medir a diferen?a de temperatura entre aquecimento e resfriamento (ie Δ t = af-ms). Esta propriedade de histerese térmica é muito importante, e a histerese térmica do material SMA precisa ser considerada cuidadosamente no processo de aplica??o da tecnologia alvo, por exemplo, para aplica??o de acionamento rápido, é necessária histerese térmica menor, enquanto para conex?o de tubula??o, histerese térmica maior é necessário para garantir que a forma predefinida seja mantida em uma faixa de temperatura maior. As propriedades físicas e mecanicas (condutividade térmica, coeficiente de expans?o térmica, resistividade, módulo de Young, etc.) de alguns SMA antes e depois da transi??o de fase também s?o diferentes. A estrutura da fase austenítica é relativamente dura e possui maior módulo de Young, enquanto a estrutura martensítica é mais macia e maleável, ou seja, pode ser facilmente deformada pela aplica??o de for?a externa.

Introdu??o de materiais de liga com memória de forma

A liga de memória de forma NiTi tem sido amplamente utilizada em campos biomédicos, como stent de liga, dispositivos médicos minimamente invasivos, cirurgia ortopédica, cirurgia cerebral e estomatologia devido à sua excelente biocompatibilidade e propriedades mecanicas.

No entanto, devido às óbvias limita??es ou deficiências do SMA, como alto custo de fabrica??o, deforma??o recuperável limitada e temperatura de servi?o, outros tipos de materiais com memória de forma est?o sendo explorados.

Liga de memória de forma de alta temperatura

Devido aos requisitos cada vez mais altos para a temperatura de servi?o da liga com memória de forma de alta temperatura, muitos pesquisadores aumentaram a temperatura de servi?o da liga com memória de forma adicionando a liga do terceiro elemento na liga de NiTi. De fato, a liga com memória de forma de alta temperatura é definida como a liga com memória de forma que pode ser usada acima de 100 ℃, mas devido à grande

A maioria das ligas com memória de forma de alta temperatura mostra baixa ductilidade e resistência à fadiga à temperatura ambiente, por isso é difícil processar e “treinar”, portanto o custo de fabrica??o é muito caro. Liga de memória de forma ferromagnética

Em compara??o com a tradicional liga de memória de forma controlada por temperatura, a liga de memória de forma ferromagnética tem maior tens?o de saída e maior frequência de resposta. Isso ocorre porque a energia se propaga através do campo magnético durante o processo de servi?o e n?o é afetada pela condutividade térmica e condi??es de dissipa??o de calor do material da liga. Seu efeito de memória de forma é excitar gêmeos através do campo magnético externo

A reorienta??o preferida entre as variantes martensíticas resulta na deforma??o macro da forma da liga. A liga de memória de forma ferromagnética pode n?o apenas fornecer a mesma potência específica que a liga de memória tradicional, mas também transmitir em uma frequência mais alta. No entanto, em geral, a liga com memória de forma ferromagnética encontrará problemas de design semelhantes com a liga com memória tradicional no processo de aplica??o. Além disso, a dureza da liga com memória de forma ferromagnética é muito grande e frágil, por isso só pode ser processada e operada em baixa temperatura. Portanto, é difícil moldar e moldar a liga com memória de forma ferromagnética e n?o é adequada para ambientes de alta temperatura e alta resistência no momento. Portanto, ainda é necessário um estudo mais aprofundado da liga ferromagnética com memória de forma existente, a fim de melhorar ainda mais o desempenho do material.

liga de memória de forma ferromagnética

Em compara??o com a tradicional liga de memória de forma controlada por temperatura, a liga de memória de forma ferromagnética tem maior tens?o de saída e maior frequência de resposta. Isso ocorre porque a energia se propaga através do campo magnético durante o processo de servi?o e n?o é afetada pela condutividade térmica e condi??es de dissipa??o de calor do material da liga. Seu efeito de memória de forma é estimular a reorienta??o preferida entre as variantes de martensita gêmea através do campo magnético externo. Ocorre a deforma??o macro da forma da liga. A liga de memória de forma ferromagnética pode n?o apenas fornecer a mesma potência específica que a liga de memória tradicional, mas também transmitir em uma frequência mais alta. No entanto, em geral, a liga com memória de forma ferromagnética encontrará problemas de design semelhantes com a liga com memória tradicional no processo de aplica??o. Além disso, a dureza da liga com memória de forma ferromagnética é muito grande e frágil, por isso só pode ser processada e operada em baixa temperatura. Portanto, é difícil moldar e moldar a liga com memória de forma ferromagnética e n?o é adequada para ambientes de alta temperatura e alta resistência no momento. Portanto, ainda é necessário um estudo mais aprofundado da liga ferromagnética com memória de forma existente, a fim de melhorar ainda mais o desempenho do material.

Material de filme de memória de forma

Devido à aplica??o de materiais de ligas com memória de forma em sistemas mecanicos, especialmente em microatuadores, filmes de ligas com memória de forma têm sido amplamente estudados. Os materiais de filme fino com memória de forma s?o geralmente usados como filmes finos independentes para se tornarem microatuadores. No rápido desenvolvimento de MEMS, o filme fino de NiTi tornou-se a primeira escolha no nível micro

O atuador, devido ao seu excelente desempenho de memória de forma e alta frequência, ainda pode manter uma grande potência de saída. Espera-se que os micro drivers de NiTi baseados em filmes de NiTi pulverizados ocupem grande parte do mercado comercial, especialmente para microdispositivos médicos e aplica??es implantáveis. No entanto, a aplica??o de materiais de filme fino com memória de forma em alguns campos com temperatura ambiente superior a 100 ℃ é limitada, como motor de automóvel, alarme de incêndio e turbina de avia??o, portanto, nos últimos anos, a pesquisa sobre materiais de filme fino com memória de forma de alta temperatura com temperatura de mudan?a de fase superior a 100 ℃ foi aumentada.

Tendência de desenvolvimento de liga com memória de forma

(1) Desenvolver novos ou melhorar os materiais com memória de forma existentes, por exemplo, para adicionar elementos de terceira liga apropriados ao sistema de liga com memória de forma, melhorar sua transforma??o martensítica e obter um controle preciso de seu processo de transforma??o no nível micro.

(2) A liga com memória de forma com excelentes propriedades funcionais pode ser combinada com outros materiais com boas propriedades estruturais para atender aos requisitos de aplica??es de campo especiais.

(3) Para atender a demanda de aplica??o comercial, devemos aumentar sua aplica??o comercial e melhorar o método de preparo para produ??o em larga escala.