آلیاژ نیکل تیتانیوم چه ویژگی هایی دارد؟

نیتینول که با نام نیتینول نیز شناخته می شود، یک ماده منحصر به فرد است که به دلیل رفتار تغییر فاز، خواص هیجان انگیزی از خود نشان می دهد. نیتینول یک آلیاژ دوتایی است که از نیکل و تیتانیوم تشکیل شده است. ترکیب آلیاژ تقریباً دارای مقادیر مساوی از نیکل و تیتانیوم است که به آن حافظه شکل منحصر به فرد و خواص فوق الاستیک می دهد. مکانیسم تبدیل فاز نیتینول از رابطه بین ساختارهای بلوری مارتنزیت و آستنیت حاصل می شود. دو فاز ساختار کریستالی متفاوت به دلیل تغییرات دما و فشار مکانیکی وجود دارد که عبارتند از فاز آستنیت و فاز مارتنزیت. هنگامی که یک آلیاژ بالاتر از دمای خاصی به نام دمای تبدیل گرم می شود، از فاز مارتنزیت با دمای پایین به فاز آستنیت با دمای بالا تبدیل می شود. نیتینول همچنین می‌تواند تحت یک تبدیل معکوس قرار گیرد، که منجر به بازیابی شکل زمانی که زیر دمای تبدیل سرد شود، می‌شود.

توالی تبدیل فاز آلیاژ نیکل-تیتانیوم هنگام خنک شدن فاز مادر (فاز آستنیت) - فاز R - فاز مارتنزیت است. فاز R لوزی شکل است و آستنیت در حالتی است که دما بالاتر است (بیشتر از دمایی که آستنیت در آن شروع می شود) یا زمانی که بار برداشته می شود (نیروی خارجی باعث حذف غیرفعال می شود). مکعبی و سخت است. شکل نسبتاً پایدار است. فاز مارتنزیت حالتی است که دما نسبتاً پایین است (کمتر از Mf: دمایی که مارتنزیت در آن به پایان می رسد) یا زمانی که بارگذاری می شود (با نیروی خارجی فعال می شود). شش ضلعی، شکل پذیر، قابل تکرار، کمتر پایدار و تغییر شکل آسان تر است.
1. جلوه حافظه را شکل دهید
یکی از ویژگی های کلیدی نیتینول اثر حافظه شکل آن است که به توانایی آن در به خاطر سپردن شکل اولیه و بازگشت به شکل اولیه پس از خم شدن و تغییر شکل اشاره دارد. این بدان معناست که وقتی یک آلیاژ در دماهای پایین (معمولاً زیر دمای تبدیل مارتنزیتی) تغییر شکل می‌دهد، می‌تواند شکل اصلی خود را هنگامی که بالاتر از دمای تبدیل مارتنزیتی گرم می‌شود، بازیابی کند. این ویژگی آن را به یک ماده با ارزش برای کاربردهای مختلف از جمله ایمپلنت های پزشکی، هوافضا و صنعت خودرو تبدیل می کند.
2. فوق العاده الاستیسیته
نیتینول همچنین دارای فوق الاستیسیته عالی است که به توانایی بازگشت به شکل اولیه خود در صورت خم شدن یا کشیده شدن بدون تغییر شکل دائمی اشاره دارد. یعنی توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل قابل توجه و بهبودی کامل پس از کاهش استرس. این امر به آلیاژ اجازه می دهد تا تحت کرنش های زیاد خاصیت ارتجاعی خوبی از خود نشان دهد، خاصیتی که آن را برای استفاده در روبات ها، ماشین آلات و ابزارهایی که نیاز به کشش و پایداری بالایی دارند، مناسب می کند. معمولا در زمینه هایی مانند عناصر فنری و دستگاه های ضد ضربه استفاده می شود.
⑴اصل:
فوق الاستیسیته آلیاژهای نیکل-تیتانیوم ناشی از تبدیل فاز مارتنزیتی موجود در ساختار کریستالی آن است. در دماهای پایین، آلیاژهای نیکل-تیتانیوم در فاز مارتنزیتی هستند و تغییر شکل الاستیک برگشت پذیر می تواند در این زمان رخ دهد. هنگامی که یک آلیاژ کشیده یا خم می شود، تغییر فاز از مارتنزیت به آستنیت رخ می دهد. در طی این فرآیند، آلیاژ خم می‌شود یا کشیده می‌شود، اما هنگامی که بار خارجی برداشته می‌شود، آلیاژ به فاز مارتنزیتی اولیه خود باز می‌گردد و به یک اثر فوق الاستیک بدون تغییر شکل دائمی دست می‌یابد.

⑵محدوده کرنش:
فوق الاستیسیته آلیاژ نیکل-تیتانیوم دارای محدوده کرنش بزرگی است که معمولاً بین 8٪ تا بیش از 10٪ است. این باعث می شود که آن را در کاربردهایی که نیاز به تغییر شکل های بزرگ دارند و نیاز دارند که مواد شکل اصلی خود را حفظ کنند، مانند ساخت عناصر فنری، دستگاه های ضد لرزش و غیره مفید است.

بدون تغییر شکل پلاستیک: فوق الاستیسیته به آلیاژهای نیکل-تیتانیوم اجازه می دهد تا تحت کرنش های بزرگ بدون ایجاد تغییر شکل دائمی تغییر شکل دهند. این بر خلاف مواد فلزی سنتی است که در صورت تجاوز از حد الاستیک آنها دچار تغییر شکل دائمی پلاستیک می شوند.

⑶حلقه بارگذاری - تخلیه:
آلیاژهای NiTi اثرات حلقه قابل توجهی را در طول چرخه های بارگذاری و تخلیه نشان می دهند. در طول فرآیند بارگذاری، آلیاژ رابطه تنش-کرنش نسبتاً پایداری را نشان داد، در حالی که در طول فرآیند تخلیه، تنش به سرعت کاهش یافت و یک حلقه آشکار را تشکیل داد. این به دلیل اثر فوق الاستیک ناشی از انتقال فاز است.

⑷اثر دما:
خواص سوپرالاستیک به شدت تحت تاثیر دما قرار می گیرد. دمای تبدیل فاز یک آلیاژ را می توان با تنظیم ترکیب آلیاژ برای برآورده کردن محدوده دمای عملیاتی مورد نیاز در یک برنامه خاص کنترل کرد.
3. سازگاری فیزیکی:
یکی دیگر از ویژگی های منحصر به فرد نیتینول زیست سازگاری آن است، به این معنی که با بافت بدن سازگار است و آن را برای استفاده در ایمپلنت های پزشکی مانند استنت ها و سیم های ارتودنسی ایده آل می کند. خواص غیر سمی نیتینول آن را به یک ماده ایده آل برای ایمپلنت های موقت و دائمی تبدیل می کند که کاربردهای موفقی در ارتوپدی، جراحی قلب و عروق و جراحی مغز و اعصاب دارد.

نیتینول یک ماده منحصر به فرد و نوآورانه است که به دلیل خواص استثنایی آن مانند حافظه شکل، فوق الاستیسیته و زیست سازگاری شناخته شده است. این ویژگی ها آن را به یک ماده همه کاره تبدیل می کند که می تواند در صنایع مختلف استفاده شود. فوق الاستیسیته آلیاژهای نیکل-تیتانیوم به طور گسترده در تجهیزات پزشکی، هوافضا، صنایع خودروسازی و سایر زمینه ها مانند در ساخت استنت های قلب، ارتز، دستگاه های ضد ضربه و غیره استفاده می شود.
مکانیسم تغییر فاز نیتینول به مطالعه ادامه خواهد داد، پتانسیل کاربرد آن بیشتر گسترش خواهد یافت، و چشم انداز کاربرد آینده نیتینول گسترده است.