Использование сплавов с эффектом памяти

Число сплавов с эффектом памяти формы боле 100, однако, из этого общего числа только сплавы Ti – Ni, Cu – Zn – Al, а также эти сплавы с добавками легирующих элементов пригодны для практического использования. (Оптимальная деформация для сплава Ti – Ni составляет ~ 6%, для сплава Cu – Zn – Al~ 2%; при большом числе циклов работы эти величины уменьшаются соответственно до < 2 и 0,5%.)

1. 1960 г. патент на температурный переключатель из сплава Cd – Ag – Au.

2. Антенна искусственного спутника. Состоит из листа и стержня, выполненных сплава Ti – Ni, свернутых в виде спирали и помещенных в углубления в спутнике. После запуска спутника и выхода на орбиту антенна нагревается с помощью специального нагревателя и тепла солнечного излучения.

1 – проволока из сплава; 2 – листовой сплав.

3. Соединение труб. Для муфт использовался сплав Ti – Ni – Fe, температура мартенситного превращения которого ниже комнатной (~–150°С). Внутренний диаметр муфты изготавливался примерно на 4 % меньше, чем наружный диаметр соединяемых труб. При соединении муфта погружалась в жидкий воздух и выдерживалась. В таком состоянии в муфту вводился дорн с определенной конусностью и расширялся внутренний диаметр на 7 – 8%. В расширенную муфту, температура которой поддерживается низкой, вводятся с двух сторон соединяемые трубы, удаляется устройство для поддержания низкой температуры, повышается температура до комнатной. Внутренний диаметр муфты восстанавливается до диаметра, который имела муфта перед расширением. Происходит прочное соединение труб. (такие муфты используются для соединения трубопроводов гидросистем реактивного истребителя F-14)

4. Стопоры. Для неподвижного соединения деталей обычно применяют заклепки и болты. Если нельзя осуществить выполнение операций на одной из сторон скрепляемых деталей, то использование подобных креплений невозможно. Подобные задачи легко осуществить с использованием сплавов с памятью формы.

Стопоры изготавливают таким образом, чтобы в исходном состоянии имеелся раскрытый конец. Перед осуществлением операции крепления стопор погружается в сухой лед или жидкий воздух и охлаждается, после чего осуществляют выпрямление концов. Стопор вводится в отверстие для крепления. При повышении температуры до комнатной происходит восстановление формы, торцы штифта расходятся, операция закрепления завершается.

5. Исполнительные элементы. Соответствующим способом нагрева и регулированием обеспечивается возвратно-поступательное или вращательное движение исполнительных элементов. Обычно применяется нагрев прямым пропусканием тока. Существуют и другие: нагрев с помощью пропускания горячей и холодной воды, обдув горячим воздухом, высокочастотный индукционный нагрев, инфракрасное и лазерной излучение.

а) микроманипулятор: 1 – силиконовая резина; 2 – проволока; б) устройство для перемещения образцов в электронном микроскопе (1 и 2 – спирали из сплавов с эффектом памяти).

Аморфные металлы

В аморфном состоянии отсутствует дальний порядок в расположении атомов, а следовательно, кристаллическая анизотропия и дефекты кристаллического строения, такие как дислокации и вакансии, границы зерен и блоков, двойники и дефекты упаковки. Для аморфного состояния присуща как идеальная атомно-структурная однородность, обусловленная отсутствием перечисленных дефектов с высоколокализованной избыточной энергией, так и идеальная фазовая (химическая) однородность. Аморфные сплавы, независимо от концентрации компонентов представляют собой однофазную систему, состоящую из пересыщенного твердого раствора, атомная структура которого аналогична атомной структуре переохлажденного расплава. Аморфные сплавы обладают высокой микро- и макрооднородностью – отсутствуют источники фазовой неоднородности, как избыточные фазы, ликвация, различного рода сегрегации, т.е. сильно отличающиеся по атомному строению и химическому составу объемы.