परंपरागत ज्ञान के अनुसार, धातु सबसे टिकाऊ और प्रतिरोधी सामग्री है। हालांकि, ऐसे मिश्र धातु हैं जो बाहरी भार को लागू किए बिना विरूपण के बाद अपने आकार को ठीक कर सकते हैं। उन्हें अन्य अद्वितीय भौतिक और यांत्रिक गुणों की भी विशेषता है जो उन्हें संरचनात्मक सामग्रियों से अलग करते हैं।
घटना का सार
मिश्र धातु का आकार स्मृति प्रभाव यह है कि एक पूर्व-विकृत धातु स्वचालित रूप से गर्म होने के परिणामस्वरूप या अनलोडिंग के बाद ठीक हो जाती है। इन असामान्य गुणों को वैज्ञानिकों ने 1950 के दशक की शुरुआत में देखा था। 20 वीं सदी फिर भी, यह घटना क्रिस्टल जाली में मार्टेंसिटिक परिवर्तनों से जुड़ी थी, जिसके दौरान परमाणुओं की एक क्रमबद्ध गति होती है।
मार्टेंसाइट आकार में स्मृति सामग्री थर्मोइलास्टिक है। इस संरचना में पतली प्लेटों के रूप में क्रिस्टल होते हैं, जो बाहरी परतों में फैले होते हैं, और आंतरिक परतों में संकुचित होते हैं। विरूपण के "वाहक" इंटरफेज़, जुड़वां और इंटरक्रिस्टलाइट सीमाएं हैं। विकृत गर्म करने के बादमिश्र धातु, आंतरिक तनाव प्रकट होते हैं, धातु को उसके मूल आकार में वापस लाने की कोशिश करते हैं।
स्वस्फूर्त पुनर्प्राप्ति की प्रकृति पिछले एक्सपोजर के तंत्र और तापमान की स्थिति पर निर्भर करती है जिसके तहत यह आगे बढ़ी। सबसे बड़ी रुचि बहु चक्रीयता है, जो कई मिलियन विकृतियों की राशि हो सकती है।
आकृति स्मृति प्रभाव वाली धातुओं और मिश्र धातुओं में एक और अनूठी संपत्ति होती है - तापमान पर सामग्री की भौतिक और यांत्रिक विशेषताओं की एक गैर-रैखिक निर्भरता।
किस्में
उपरोक्त प्रक्रिया कई रूप ले सकती है:
- सुपरप्लास्टिकिटी (सुपरलास्टिकिटी), जिसमें धातु की क्रिस्टल संरचना विकृतियों का सामना कर सकती है जो सामान्य अवस्था में उपज शक्ति से काफी अधिक है;
- एकल और प्रतिवर्ती आकार मेमोरी (बाद के मामले में, थर्मल साइकलिंग के दौरान प्रभाव बार-बार पुन: उत्पन्न होता है);
- आगे और रिवर्स ट्रांसफॉर्मेशन डक्टिलिटी (एक मार्टेंसिटिक ट्रांसफॉर्मेशन से गुजरते समय क्रमशः कूलिंग और हीटिंग के दौरान स्ट्रेन का संचय);
- प्रतिवर्ती स्मृति: गर्म होने पर, पहले एक विकृति को बहाल किया जाता है, और फिर, तापमान में और वृद्धि के साथ, दूसरा;
- उन्मुख परिवर्तन (भार को हटाने के बाद विकृतियों का संचय);
- छद्म लोच - 1-30% की सीमा में लोचदार मूल्यों से अकुशल विकृतियों की वसूली।
धातुओं के लिए प्रभाव वाली मूल स्थिति में लौटेंआकार स्मृति इतनी तीव्र हो सकती है कि इसे तन्य शक्ति के करीब बल द्वारा दबाया नहीं जा सकता।
सामग्री
ऐसे गुणों वाली मिश्र धातुओं में टाइटेनियम-निकल (49-57% Ni और 38-50% Ti) सबसे आम हैं। उनका प्रदर्शन अच्छा है:
- उच्च शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध;
- महत्वपूर्ण पुनर्प्राप्ति कारक;
- प्रारंभिक अवस्था में लौटने पर आंतरिक तनाव का बड़ा मूल्य (800 एमपीए तक);
- जैविक संरचनाओं के साथ अच्छी संगतता;
- प्रभावी कंपन अवशोषण।
टाइटेनियम निकलाइड (या नाइटिनोल) के अलावा, अन्य मिश्र धातुओं का भी उपयोग किया जाता है:
- दो-घटक - Ag-Cd, Au-Cd, Cu-Sn, Cu-Zn, In-Ni, Ni-Al, Fe-Pt, Mn-Cu;
- तीन-घटक - Cu-Al-Ni, CuZn-Si, CuZn-Al, TiNi-Fe, TiNi-Cu, TiNi-Nb, TiNi-Au, TiNi-Pd, TiNi-Pt, Fe-Mn -सी और अन्य।
मिश्र धातु एडिटिव्स मार्टेंसिटिक ट्रांसफॉर्मेशन तापमान को काफी हद तक शिफ्ट कर सकते हैं, जिससे कमी के गुण प्रभावित होते हैं।
औद्योगिक उपयोग
आकृति स्मृति प्रभाव का अनुप्रयोग कई तकनीकी समस्याओं को हल करने की अनुमति देता है:
- फ़्लेयरिंग विधि के समान तंग पाइप असेंबलियों का निर्माण (फ़्लैंगेड कनेक्शन, सेल्फ-टाइटनिंग क्लिप और कपलिंग);
- क्लैम्पिंग टूल्स, ग्रिपर्स, पुशर्स का निर्माण;
- डिजाइन"सुपरस्प्रिंग्स" और यांत्रिक ऊर्जा के संचायक, स्टेपर मोटर्स;
- विभिन्न सामग्रियों (धातु-अधातु) से या कठिन-से-पहुंच स्थानों में जब वेल्डिंग या सोल्डरिंग असंभव हो जाता है, तो जोड़ बनाना;
- पुन: प्रयोज्य शक्ति तत्वों का उत्पादन;
- उनके कनेक्शन के लिए माइक्रो-सर्किट, सॉकेट की सीलिंग का मामला;
- विभिन्न उपकरणों (फायर अलार्म, फ़्यूज़, हीट इंजन वाल्व और अन्य) में तापमान नियंत्रकों और सेंसर का उत्पादन।
अंतरिक्ष उद्योग के लिए ऐसे उपकरणों का निर्माण (स्व-तैनाती एंटेना और सौर पैनल, दूरबीन उपकरण, बाहरी अंतरिक्ष में स्थापना कार्य के लिए उपकरण, रोटरी तंत्र के लिए ड्राइव - पतवार, शटर, हैच, जोड़तोड़) में काफी संभावनाएं हैं. उनका लाभ आवेग भार की अनुपस्थिति है जो अंतरिक्ष में स्थानिक स्थिति को परेशान करता है।
दवा में आकार स्मृति मिश्र का अनुप्रयोग
चिकित्सा सामग्री विज्ञान में, इन गुणों वाली धातुओं का उपयोग तकनीकी उपकरण बनाने के लिए किया जाता है जैसे:
- हड्डियों को खींचने, रीढ़ को सीधा करने के लिए स्टेपर मोटर्स;
- रक्त के विकल्प के लिए फिल्टर;
- भंग को ठीक करने वाले उपकरण;
- आर्थोपेडिक उपकरण;
- शिराओं और धमनियों के लिए अकड़न;
- कृत्रिम हृदय या गुर्दे के लिए पंप के पुर्जे;
- रक्त वाहिकाओं में आरोपण के लिए स्टेंट और एंडोप्रोस्थेसिस;
- दांत को ठीक करने के लिए ऑर्थोडोंटिक तार।
नुकसान और संभावनाएं
अपनी महान क्षमता के बावजूद, आकार स्मृति मिश्र धातुओं के नुकसान हैं जो उनके व्यापक रूप से अपनाने को सीमित करते हैं:
- महंगे रसायन शास्त्र घटक;
- जटिल विनिर्माण प्रौद्योगिकी, वैक्यूम उपकरण का उपयोग करने की आवश्यकता (नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अशुद्धियों को शामिल करने से बचने के लिए);
- चरण अस्थिरता;
- धातुओं की कम मशीनीयता;
- वांछित विशेषताओं के साथ संरचनाओं और निर्माण मिश्र धातुओं के व्यवहार को सटीक रूप से मॉडलिंग करने में कठिनाइयाँ;
- उम्र बढ़ने, थकान और मिश्र धातुओं का क्षरण।
प्रौद्योगिकी के इस क्षेत्र के विकास में एक आशाजनक दिशा एक आकार स्मृति प्रभाव के साथ धातुओं से कोटिंग्स का निर्माण है, साथ ही लोहे पर आधारित ऐसे मिश्र धातुओं का निर्माण भी है। समग्र संरचनाएं एक तकनीकी समाधान में दो या दो से अधिक सामग्रियों के गुणों के संयोजन की अनुमति देंगी।
