Istnieje inna historia o odkryciu właściwości materiałów SMA. Wczesne badania nad tym materiałem rozpoczęły się w latach 1930. XX wieku, kiedy naukowcy zbadali pewne nieoczekiwane właściwości, jakie wykazują różne metale. Szwedzki chemik Arne Ölander odkrył zjawisko pseudoelastyczności podczas obserwacji stopów złota z kadmem i opisał je. Jednak dopiero po wypadku w laboratorium około 30 lat później ludzie zaczęli naprawdę używać terminu „stop z pamięcią kształtu”.

Efekt pamięci kształtu oznacza, że ​​materiał lity o określonym kształcie (najczęściej materiał z termoelastyczną przemianą martenzytyczną) podlega pewnej granicy odkształcenia plastycznego w określonej temperaturze (w stanie martenzytycznym Mf) i jest podgrzewany do określonej temperatury ( zwykle temperatura zaniku martenzytu materiału Af), materiał powraca do stanu pierwotnego przed odkształceniem.

Stop z pamięcią kształtu (SMA) to nowy rodzaj inteligentnego materiału. Jego cechą charakterystyczną jest to, że w określonej temperaturze może powrócić do swojej pierwotnej postaci. Ogólnie rzecz biorąc, środowiskiem, w którym występuje ta cecha, jest wysoka temperatura. Jego superelastyczny efekt, wysoka odporność, zmienność modułu sprężystości w różnych temperaturach i funkcja samoodzysku nie są realizowane przez zwykłe materiały metalowe.

Zasada efektu pamięci kształtu

Efekt pamięci kształtu stopu jest szczególnym zachowaniem termomechanicznym, które jest wynikiem odwracalnej przemiany fazy niskotemperaturowej (martenzytu) wytworzonej przez termoelastyczną przemianę martenzytu w fazę wysokotemperaturową (austenit) podczas nagrzewania.

Większość stopów z pamięcią kształtu wykazuje efekt pamięci kształtu poprzez termoelastyczną transformację martenzytu.

Zwykła przemiana martenzytyczna jest metodą hartowania i wzmacniania stali, to znaczy podgrzewania stali do określonej temperatury krytycznej przez pewien czas, a następnie jej gwałtownego schłodzenia, stal przekształca się w strukturę martenzytyczną i jest hartowana.

Dzięki dogłębnym badaniom naukowców stopniowo odkryli, że nie tylko pole temperatury i pole naprężeń mogą indukować efekt pamięci kształtu, ale pole magnetyczne może również indukować transformację martenzytyczną, która skutkuje efektem pamięci kształtu.

Stwierdzono, że istnieje wiele rodzajów stopów z efektem pamięci kształtu, które można podzielić na trzy kategorie: stopy niklowo-tytanowe, stopy miedzi i stopy żelaza. Obecnie jedynymi praktycznymi stopami z pamięcią kształtu są stopy na bazie Ni-Ti i stopy na bazie Cu.

Do tej pory znaleziono ponad 50 stopów z efektem pamięci kształtu, w tym: Au-Cd, Ag-Cd, Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Si, Cu-Sn , Cu-Zn-Ga, In-Ti, Au-Cu-Zn, NiAl, Fe-Pt, Ti-Ni, Ti-Ni-Pd, Ti-Nb, U-Nb, Fe-Mn-Si itp.

Wady i względy projektowe

Podczas opracowywania projektu lub komponentu wykorzystującego SMA jako surowiec, ludzie muszą wziąć pod uwagę pewne czynniki i zagrożenia. Główną wadą SMA jest ryzyko awarii zmęczeniowej. Liczba przypadków, w których określony materiał SMA może z grubsza powrócić do swojego pierwotnego kształtu po zgięciu i odkształceniu, jest ograniczona (zbyt wiele razy może się złamać).

Z punktu widzenia produkcji koszt produkcji SMA może być wysoki, co ogranicza stosowanie SMA przez producentów i konsumentów. Co więcej, ponieważ większość tych materiałów jest uzależniona od temperatury w celu wywołania deformacji, istnieje pewne ryzyko związane z używaniem SMA w sprzęcie pracującym w niekontrolowanych lub niestabilnych warunkach temperaturowych.

Branże wyższego i niższego szczebla w zakresie stopów z pamięcią kształtu obejmują głównie przemysł biomedyczny, lotniczy, mechaniczny i elektroniczny, budowę mostów, produkcję samochodów i inne. Zapotrzebowanie rynku na produkty w branży stopów z pamięcią kształtu jest ściśle związane z zapotrzebowaniem na produkty w przemyśle przetwórczym i będzie rosło wraz z rozwojem rynku przetwórczego. Rozwój synchroniczny.

Na tym etapie w moim kraju jest wiele przedsiębiorstw i jednostek zajmujących się badaniami aplikacyjnymi lub produkcją stopów z pamięcią kształtu. Na wczesnym etapie rozwoju przemysłu badania nad stopami z pamięcią kształtu prowadzone przez uniwersytety i różne instytuty badawcze odegrały ogromną rolę w promowaniu rozwoju przemysłu. W ostatnich latach niektórzy krajowi producenci stopów z pamięcią kształtu szybko się rozwinęli i odegrali ważną rolę w postępie technologicznym branży. Na tym etapie stali się najważniejszą siłą napędową rozwoju przemysłu stopów z pamięcią kształtu w moim kraju.

Zaawansowane wyniki badań stopów z pamięcią kształtu obcego

1. Przemysł lotniczy

Super elastyczna opona

Zespół NASA Glenn SMA opracował oponę niepneumatyczną. Ta superelastyczna opona została pierwotnie opracowana z myślą o przyszłych misjach na Księżyc i Marsa, ale jest obecnie realną alternatywą dla opon pneumatycznych na Ziemi. Technologia ta jest inspirowana oponą Apollo Lunar, która wykorzystuje jako ładunek stop z pamięcią kształtu o wysokim naprężeniu.Łożysko komponent zamiast typowego elastycznego materiału, dzięki czemu opona jest w stanie wytrzymać nadmierne odkształcenia bez trwałych uszkodzeń.

Ta innowacyjna opona zespołu NASA Glenn SMA wykorzystuje stopy z pamięcią kształtu (głównie NiTi i jego pochodne) jako elementy nośne. Te stopy z pamięcią kształtu mogą wytrzymać znaczne, odwracalne obciążenia (do 10%), dzięki czemu opony wytrzymują większe odkształcenia niż inne opony niepneumatyczne, zanim zostaną poddane trwałej deformacji.

Zdeformowane skrzydło

Inżynierowie z NASA Glenn Research Center używają stopów z pamięcią kształtu do tworzenia zdeformowanych skrzydeł. Części wykonane ze stopów z pamięcią kształtu mają zwykle od 10% do 20% wielkości i wagi części tradycyjnych. Producenci samolotów, badacze i agencje rządowe, takie jak NASA, mogą wykorzystywać te metale do wykonywania większej pracy niż tylko zmniejszania zużycia paliwa. koszt.

Inżynierowie Boeinga wymyślili system redukcji hałasu silników turbinowych. Nazywa się „V” o zmiennej geometrii. Po podgrzaniu stop z pamięcią kształtu wygnie się, a końcówki tych V zostaną zanurzone w strumieniu spalin, dodając odpowiedniej turbulencji do gorącego powietrza, aby zmniejszyć hałas. Im bardziej nagrzewa się stop z pamięcią kształtu, tym bardziej się wygina, więc w różnych warunkach powietrza można ustawić więcej kątów w V.

Składane skrzydła

Inżynierowie z NASA Glenn Research Center, NASA Armstrong Flight Research Center i Boeing z powodzeniem zastosowali stop z pamięcią kształtu (SMA) do poruszania pełnowymiarową sekcją skrzydła F/A-18 Hornet.

Ten pomyślny test jest kamieniem milowym dla projektu skrzydła adaptacyjnego Spanwise, który polega na badaniu zginania w locie lub tworzenia części skrzydła samolotu. Możliwość formowania skrzydeł może poprawić osiągi samolotu poprzez zmniejszenie masy i oporu, jednocześnie poprawiając kontrolę nad samolotem.

NASA będzie nadal testować siłowniki SMA na skrzydłach F/A-18 w celu zwiększenia momentu obrotowego do 2260N i zastosowania ich do krawędzi natarcia i spływu skrzydeł. Badania te są częścią projektu NASA Spanwise Adaptive Wing Project, który bada, w jaki sposób adaptacyjne skrzydła pokładowe mogą poprawić wydajność i możliwości sterowania samolotem.

2. Przemysł maszynowy

Brak układu chłodzenia czynnika chłodniczego

Niemiecki zespół badawczy opracował prototyp zaawansowanego systemu ogrzewania/chłodzenia, który może ogrzewać i chłodzić powietrze poprzez sprężanie i rozładowywanie „linii mięśniowych” niklowo-tytanowych. Wydajność jest dwukrotnie wyższa niż w przypadku pompy ciepła lub klimatyzatora. trzy razy. Urządzenie nie wykorzystuje gazowego czynnika chłodniczego, co oznacza, że ​​jest bardziej przyjaznym dla środowiska sposobem ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń.

Urządzenie opiera się na specjalnych właściwościach niektórych stopów metali z pamięcią kształtu. W niektórych przypadkach, zwłaszcza w przypadku stopów niklowo-tytanowych, metale te pochłaniają dużo ciepła, gdy są zginane i odkształcane, a następnie uwalniają ciepło, gdy pozwalają im powrócić do swojego normalnego kształtu, linia obciążenia Różnica między linią uwalniania a uwalnianiem temperatura linii może sięgać nawet 20°C.

Moc mikro robota

Profesor Duncan Hand z Uniwersytetu Heriot-Watt w Wielkiej Brytanii opracowuje nowy rodzaj stopu do zastosowania w bardziej złożonych i kontrolowanych mikrorobotach. Aby wyprodukować ten zaawansowany materiał, naukowcy opracowują nową technologię zwaną funkcjonalnie stopniowanym transferem do przodu indukowanym laserem (FG-LIFT).

Elastyczny palec robota

Technologia ta wykorzystuje impulsowy laser do osadzania cienkich warstw metalu, takich jak nikiel, tytan lub miedź, laminowanych na przezroczystym polimerze na podłożu. Dlatego ta technologia może drukować różne folie metalowe warstwa po warstwie na podłożu [odbiornika], jak na starej wstążce do pisania, więc mogą być trzy warstwy tytanu, cztery warstwy niklu i jedna warstwa miedzi. W ten sposób w procesie można budować trójwymiarowe elementy, które zespół opisuje jako woksele, złożone z różnych warstw metalu. Materiał można następnie poddać obróbce cieplnej, aby dokładnie kontrolować proces dyfuzji między warstwami metalu w każdym wokselu, umożliwiając naukowcom precyzyjną kontrolę składu materiału.

Robot meduzy

Bionic robot meduzy napędzany przez SMA

Zespół z Indian Mechatronics Instrument Laboratory IITIndore opracował miękką, zautomatyzowaną meduzę na bazie polimerów stopowych z pamięcią kształtu do bezgłośnego monitorowania biologii morskiej przy użyciu inteligentnych i miękkich materiałów. Technologia miękkiej robotyki to rozwijająca się wielometrowa potęga w dziedzinie robotyki. SMA może być stosowany jako odpowiedni wybór w technologii siłowników elastycznych do imitowania postawy żywych organizmów. Jest to inteligentny materiał, który po podgrzaniu może regenerować się po wywołanych deformacjach i przywracać swój zapamiętany kształt.

Zespół przetestował opracowanego robota w środowisku laboratoryjnym i osiągnął ruch 1 cm/s. Urządzenie wykorzystuje mechanizm oparty na sprężynach SMA do symulacji trzepotania tylnej płetwy ogona ryby, generując w ten sposób siłę napędową, która popycha robota rybę. Zaletą opracowywania takich miękkich robotów jest to, że umożliwiają bezgłośną jazdę oraz prostą i elastyczną konstrukcję, która zajmuje mniej czasu produkcji. Ciągłe nagrzewanie i schładzanie polimerowej struktury opartej na drucie SMA odpowiada za rozszerzanie i kurczenie się anten jego ciała, co generuje ciąg, który porusza robota meduzy w wodzie.

Łożyska ze stopu z pamięcią kształtu

Ekspert NASA w zakresie trybologii i maszyn obrotowych Christopher DellaCorte próbuje użyć stopu niklowo-tytanowego do produkcji łożysk sferycznych, ponieważ tradycyjne łożyska kulkowe są podatne na rdzę i wgniecenia w ekstremalnych warunkach, zwłaszcza podczas lotów kosmicznych. Jednak Nitinol różni się od tradycyjnej stali łożyskowej. Nitinol to połączenie niklu i tytanu, zwykle łączone z innymi metalami. Najpopularniejszym stopem jest Nitinol 55, dobrze znany stop z pamięcią kształtu (SMA). SMA to bardzo elastyczny materiał, który można skręcać i zginać, ale nadal może powrócić do swojego pierwotnego kształtu.

3. Życie codzienne

Główne zastosowania stopów z pamięcią kształtu w życiu codziennym to: urządzenia do regulacji temperatury, urządzenia zabezpieczające przed przegrzaniem, mechanizmy regulacji kierunku wiatru w klimatyzacji, oprawki okularów z pamięcią kształtu, oświetlenie uliczne z pamięcią kształtu, anteny do telefonów komórkowych oraz inspekcja przeciwpożarowa zawórs.

Jako nowy rodzaj materiału, który pojawił się wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii, stop pamięci ma superinteligencję i wysoką wyższość. Ma tę zaletę, że jest w stanie wytwarzać różne niezawodne komponenty o doskonałej wydajności, wysokiej automatyzacji oraz odporności na zużycie i odkształcalność. Ciągły wzrost poziomu nauki i technologii spowodował, że zapotrzebowanie na inteligentne materiały we wszystkich dziedzinach życia również stale rośnie, a stopy z pamięcią kształtu mają szerokie perspektywy rozwoju.

Ponadto branża stopów z pamięcią kształtu jest zgodna z narodowym strategicznym planem wschodzących branż oraz centralną i lokalną polityką wsparcia w celu określenia siedmiu wschodzących branż, które są branżami wspieranymi i wspieranymi przez państwo. W przyszłości, wraz z rozwojem technologii stopów z pamięcią kształtu i spadkiem kosztów, promocja polityki przemysłowej i ciągła poprawa akceptacji konsumentów. W przyszłości, wraz z poprawą standardów życia ludzi i ich mocy konsumpcyjnej, stopy z pamięcią kształtu stopniowo wejdą do codziennej komercjalizacji. Oprócz produktów, takich jak samochody, roboty, sprzęt AGD i urządzenia medyczne, niektóre drobne przedmioty w życiu ludzi również będą się przyczyniać do popularyzacji stosowania stopów z pamięcią kształtu, co będzie również napędzać dalszy rozwój rynku stopów z pamięcią kształtu.

Link do tego artykułu:Dlaczego stop z pamięcią kształtu ma pamięć? 

Oświadczenie o przedruku: Jeśli nie ma specjalnych instrukcji, wszystkie artykuły na tej stronie są oryginalne. Proszę wskazać źródło przedruku: https://www.cncmachiningptj.com

PTJ® zapewnia pełen zakres niestandardowej precyzji obróbka cnc Chiny usługi. Certyfikat ISO 9001:2015 i AS-9100.

Warsztat obróbki skrawaniem specjalizująca się w usługach prefabrykacji dla branży budowlanej i transportowej. Możliwości obejmują cięcie plazmowe i tlenowo-paliwowe, Obróbka na miarę, MIG i Niestandardowe aluminiowe urządzenie do precyzyjnego frezowania CNC do spawaniaformowanie rolkowe, montaż, Tokarka do obróbki stali nierdzewnej maszyna cnc wał, strzyżenie i Szwajcarskie usługi obróbki CNC. Obsługiwane materiały obejmują węgiel i Pasywacja Części pokrywy do obróbki stali nierdzewnej.

Opowiedz nam trochę o budżecie Twojego projektu i przewidywanym czasie realizacji. Opracujemy z Tobą strategię, aby zapewnić najbardziej opłacalne usługi, które pomogą Ci osiągnąć swój cel. Zapraszamy do bezpośredniego kontaktu z nami ( sprzedaz@pintejin.com ).