Stopy z pamięcią kształtu

• Autorzy: Kaszuwara W.

Warianty tytułu

EN

Shape memory alloys

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy z pamięcią kształtu (SMA) mają zdolność powracania, w odpowiednich warunkach, do nadanego im wcześniej kształtu. Związane z tym odkształcenia wynoszą dla polikryształów 1÷ 8 %, a dla monokryształów dochodzą do 15 %. Energia wyzwalana przy odkształceniu jest rzędu 10^6 ÷ 10^7 J/m^3. Zjawiskiem fizycznym wywołującym zmianę kształtu jest odwracalna przemiana martenzytyczna. W stopach z pamięcią kształtu może występować jednokierunkowy efekt pamięci kształtu (materiał odkształcony w stanie martenzytycznym powraca po nagrzaniu do kształtu nadanego przy istnieniu fazy wysokotemperaturowej), dwukierunkowy efekt pamięci kształtu (przejście od kształtu nadanego w stanie martenzytycznym do kształtu nadanego przy istnieniu fazy wysokotemperaturowej jest odwracalne i odbywa się bez udziału naprężeń) oraz zjawisko pseudosprężystości (odkształcenie w wyniku przemiany martenzytycznej indukowanej naprężeniami). Bodźcem aktywującym zmianę kształtu jest zmiana temperatury, co ogranicza częstotliwość pracy SMA do 10^2 Hz. Istnieje grupa stopów posiadających tzw. magnetyczną pamięć kształtu, w których przemiana martenzytyczna aktywowana jest polem magnetycznym (częstotliwość pracy może być większa). Atrakcyjnymi materiałami są kompozyty zawierające SMA (wykorzystywane np. jako materiały tłumiące drgania) oraz tzw. heterostruktury, w których SMA występują w postaci cienkich warstw i stanowią np. mikroaktuatory w systemach mikroelektromechanicznych (MEMS). Podstawowe stopy z pamięcią kształtu stosowane w technice to: Ni-Ti, stopy Cu (Cu-Zn, Cu-Al, Cu-Sn) oraz stopy Fe (Fe-Mn, Fe-Cr-Ni). Stopy z pamięcią kształtu znajdują obecnie zastosowanie w takich dziedzinach, jak automatyka, urządzenia zapewniające bezpieczeństwo, medycyna i innych oraz są stosowane w wielu wyrobach powszechnego użytku. Obecnie za najważniejsze można uznać prace nad stopami z magnetyczną pamięcią kształtu oraz wysokotemperaturowymi SMA. Duże znaczenie aplikacyjne mają prace nad kompozytami, których jednym z komponentów jest stop z pamięcią kształtu, zwłaszcza w przypadkach, gdzie drugim komponentem jest inny materiał inteligentny.

EN

Shape memory alloys (SMA), when deformed, have the ability of returning, in certain circumstances, to their initial shape. Deformations related to this phenomenon are for polycrystals 1 ÷ S % and up to 15 % for monocrystals. The deformation energy is in the range of 10^6÷10^7 J/m^3. The deformation is caused by martensitic transformation in the material. Shape memory alloys exhibit one directional or two directional shape memory effect as well as pseudoelastic effect. Shape change is activated by temperature change, which limits working frequency of SMA to 10^2 Hz. Other group of alloys exhibit magnetic shape memory effect. In these alloys martensitic transformation is triggered by magnetic field, thus their working frequency can be higher. Composites containing shape memory alloys can also be used as shape memory materials (applied in vibration damping devices). Another group of composite materials is called helerostructures, in which SMA alloys are incorporated in a form of thin layers. The heterostructures can be used as microactuators in microeleclromechanical systems (MEMS). Basic SMA comprise: Ni-Ti, Cu (Cu-Zn, Cu-AI. Cu-Sn) and Fe (Fe-Mn, Fe-Cr-Ni) alloys. Shape memory alloys find applications in such areas as: automatics, safety and medical devices and many domestic appliances. Currently the most important appears to be research on magnetic shape memory materials and high temperature SMA. Vital from application point of view are composite materials especially those containing several intelligent materials.

Słowa kluczowe

PL

stop z pamięcią kształtu; pamięć kształtu; SMA; materiały inteligentne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 2
• Strony: 61--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., tab.

Twórcy

autor

Kaszuwara W.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Bellouard Y.: Microrobotics. microdevices based on shape-memory alloys. Encyclopedia of Smart Materials. Mel Schwartz, wyd. Wiley and Sons Inc.. Nowy Jork 2002, s. 620
• [2] Van Humbeeck J.. Stalmans R.: Shape memory alloys. types and functionalities. w [1]. s. 951
• [3] O'Handley R. C.. Allen S. M.: Shape-memory alloys. magnetically activated ferromagnetic shape-memory materials. w [1], s. 936
• [4] Heczko O., Lanska N., Soderberg O.. Ullakko K.: Temperature variation of structure and magnetic properties of Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloys. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 242-245 1446
• [5] YokounD.. Goryczka G.. Hu C. T.: Textural and shape memory characteristics of Fe-29.9 at. % Pd melt-spun ribbons. Smart Materials and Structures. 12(2003) 242
• [6] Dazhi Yang. Zhongguo Wei. Hybrid composites. w [1]. s. 551
• [7] Michaud M.: Can shape memory alloy composites be smart?. Scripta Materialia. 2(2004) 249
• [8] Bernardini D., Pence T. J.: Shape-memory materials. modelling. w [11. s. 964
• [9] Prahlad H.. Chopra I.: Comparatiye evaluation of shape memory alloy constitutive models with experimental data. Journal of Intelligent Materiał Systems and Structures. 12(2001) 383