(2 Голосов)

 

Нитинол чрезвычайно сложен в изготовлении, что обусловлено тем, что требуется исключительно тонкое регулирование его состава, а также очень высокой химической активностью титана. Каждый атом титана, соединяющийся с кислородом или углеродом, вырывается из никель-титановой кристаллической решетки, изменяя тем самым состав сплава и намного понижая температуру фазового превращения. В настоящее время применяются следующие 2 основных метода плавления:

1) вакуумно-дуговой переплав, осуществляемый путем пропускания электрической дуги через промежуток между сырьем и водоохлаждаемой медной плитой. Плавление производится в условиях глубокого вакуума, а литейной формой служит водоохлаждаемая медь, так что во время плавки углерод не поглощается расплавом;

2) вакуумно-индукционная плавка, осуществляемая путем нагревания сырья в тигле (как правило, изготовленном из углерода) с помощью переменных электромагнитных полей. Плавление тоже производится в условиях глубокого вакуума, но в процессе плавки происходит поглощение углерода расплавом.

Хотя оба эти метода имеют свои преимущества, нет конкретных данных, свидетельствующих о преимуществе материала, полученного одним из этих методов, над материалом, изготовленным другим методом. Кроме того, в ограниченном масштабе также используются и другие технологии, в том числе плазменно-дуговая плавка, индукционная гарнисажная плавка и электронно-лучевая плавка. В лабораторных условиях также используется метод термовакуумного осаждения из паровой фазы.

Нитинол относительно легко поддается горячей обработке, но его холодная обработка затруднена тем, что огромная упругость сплава увеличивает его контакт со штампом или прокатным валом и тем самым вызывает огромное сопротивление трения и износ штампа/вала. По аналогичным причинам нитинол чрезвычайно плохо поддается обработке резанием, к тому же он имеет низкую теплопроводность, что затрудняет отвод тепла от заготовки при обработке. При этом сплав относительно хорошо поддается шлифованию (абразивной резке), электроэрозионной обработке и лазерной резке.

Термообработка нитинола требует высокой точности, так как сильно влияет на его свойства. Термообработка является главным средством для тонкого регулирования температуры фазового превращения. Длительность и температура термообработки влияют на осаждение различных богатых никелем фаз и тем самым определяют количество никеля, осаждаемого на никель-титановой кристаллической решетке; обедняя никелевую матрицу, термообработка ведет к увеличению температуры фазового превращения. Сочетание термической и холодной обработки является основным средством регулирования свойств этого сплава.

По характеристике восстановления формы (и своему предназначению) нитинолы делятся на следующие 4 общеиспользуемых типа:

а) свободно восстанавливающие форму: такие сплавы деформируются при низкой температуре и нагреваются для восстановления исходной формы;

б) принудительно не восстанавливающие форму: идентичны сплавам первого типа, но отличаются от них тем, что восстановление формы жестко подавляется, вследствие чего внутри материала возникает механическое напряжение;

в) совершающие механическую работу: таким сплавам позволяется восстанавливать свою форму, но для этого они вынуждены противодействовать определенной силе (то есть совершать работу);

г) сверхупругие: эти нитинолы аналогичны предыдущему типу сплавов, но работают в качестве суперпружины.

В 1989 году было проведено анкетирование в 7 компаниях на территории США и Канады. Его целью было прогнозирование технологий будущего, рынка и областей применения сплавов с памятью формы. Эти компании спрогнозировали применение нитинола в следующих устройствах (в порядке убывания важности): (1) автомобильные сцепления, (2) биомедицинская и медицинская техника, (3) «прикольные» игрушки, демонстрационные модели, (4) исполнительные механизмы, (5) тепловые двигатели, (6) датчики, (7) криогенно активируемые слоты памяти на цилиндрических магнитных доменах, и, наконец, (8) подъемные устройства.

Также он используется в пружинах некоторых механических часов.

Сплав может применяться в качестве системы термостатирования/регулирования температуры; за счет изменения своей формы он может приводить в действие выключатель или переменный резистор системы регулирования температуры.

Благодаря высокой гибкости и механической памяти, нитинол используется в сотовых телефонах в качестве выдвижной антенны или в штативах микрофонов.

Существуют демонстрационные модели теплового двигателя, в которых используется нитиноловая проволока, генерирующая механическую энергию под действием источников тепла и холода. Прототип коммерческого двигателя, разработанный в 1970-е годы инженером Риджуэем Бэнксом (Ridgeway Banks) в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, был назван двигателем Бэнкса.



Обновлено (11.08.2014 16:37)