nitinol (Материалы с памятью формы), страница 2

Получение сплавов с памятью формы.

Сплавы с памятью формы получаются путем сплавления индивидуальных компонентов. Расплав быстро охлаждают и проводят высокотемпературную обработку[3].

Предложен целый класс композиционных материалов «биокерамика - никелид титана» для медицины. В таких материалах одна составляющая (никелид титана) обладает памятью формы и сверхэластичностью, а другая – сохраняет свойства биокерамики. В качестве керамической составляющей наиболее часто используется фарфор, который широко используется в ортопедической стоматологии и является хрупким материалом. Для изготовления таких образцов используют порошки никелида титана и фарфоровой массы, которые после смешивания и просушивания спекают в вакууме [11].

Деградация

Мартенситное превращение в сплавах на основе NiTi является атермическим процессом, скорость которого целиком определяется скоростью изменения температуры вблизи термодинамического равновесия фаз. Поэтому все специфические механические эффекты в NiTi, сопровождающие мартенситное превращение, такие как память формы, пластичность превращения, могут быть реализованы за очень малые времена при соответствующих режимах нагрева и охлаждения. В быстродействующих устройствах для ускорения обменом теплом с теплоагентом (жидким или газообразным) используют тонкомерную ленту, проволоку и трубы с микронными линейными размерами в сечении. В этом случае большое значение приобретает состояние свободной поверхности сплава. Поскольку даже небольшие вариации состава приводят к изменению температурной кинетики и полноты превращения, то сегрегация элементов и окисление поверхности существенно изменяют и специальные свойства материала. Особую важность указанное обстоятельство приобретает вследствие необходимости предварительной термической или термомеханической обработки материала.

Исследования показали склонность никелида титана на свободной поверхности при термических воздействиях. В атмосфере, содержащей кислород, сплав окисляется с образованием оксидного слоя, содержащего в основном оксид TiO₂. Можно полагать, что поскольку титан химически весьма активен то в бескислородной среде атомы титана будут образовывать соединения с любым неинертным газом, например в атмосфере азота – нитриды. Избежать образования оксидов по границам зерен и на поверхности можно лишь при термообработках образцов в вакууме либо в инертной среде [14].

Заключение

Удивительный материал с памятью формы постепенно занимает все большее место в нашей жизни. Уже достаточно трудно представить современную стоматологию без композитных материалов на основе NiTi (те же скобы, которые вставляют детям для выпрямления зубов). Доставленные на орбиту в «свернутом» виде солнечные батареи разворачиваются сами на несколько десятков квадратных метров и т.д. и т.д.. Диапазон применения этих материалов увеличивается день ото дня и сулит еще много интересного. Можно с уверенностью сказать, что это материал будущего.

Список литературы

1. J Van Humbeeck / Materials Science and Engineering A273-275 (1999) 143-148.

2. T.Dueriy et al. / Materials Science & En. A 273-275 (1999) 149-160.

3. T. Biggs et al./ Materials Science and Engineering A273-275 (1999) 204-207.

4. J.Zhang et al. / Scripta Materialia, vol 41, №10, 1109-1113, 1999.

5. J. Uchil et al. / Physica B, 270 (1999), 289-297.

6. R. Vaichyanathan et al. / Acta mater. Vol47, №12, pp.3353-3366, 1999.

7. J. Uchil et al. / Physica B 253 (1998) 83-89.

8. S.F. Hsieh et al / Materials Charac terization 41: 151-162 (1999).

9. J. Uchil et al / Mat. Science and Eng., A251 (1998), 58-63.

10. A.A. Al-Aql, Z.H. Dughaish / Physica B, 229 (1996), 91-95.

11. В.И. Итин и др./ Письма в ЖТФ том 23 №8 (1997) 1-6.

12. В.Э. Гюнтер и др./ Письма в ЖТФ том 26 №1 (2000) 71-76.

13. В.А. Плотников./ Письма в ЖТФ том 24 №1 (1998) 31-38.

14. С.П.Беляев и др./ Письма в ЖТФ том 25 №13 (1999) 89-94.

2