ПРИМЕНЕНИЕ СПЛАВОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ

Помимо описанных выше материаловедческих проблем сплавов, существует большое количество проблем, которые должны быть рассмотрены при применении сплавов с эффектом памяти формы. Ниже рассмотрены некоторые из этих общих проблем. Прежде всего, это проб- [c.142]

ПРИМЕНЕНИЕ СПЛАВОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ [c.144]

Принцип действия устройств преобразования энергии с применением сплавов с эффектом памяти формы очень прост. Пример такого устройства показан на рис. 3.19. Прежде всего при Т < подвешивается груз массой А/ с помощью спирали из сплава с эффектом памяти формы. При нагреве спирали до Т > происходит сокращение спирали на ЛL, При этом выполняется работа glA/AL. Если в состоянии с поднятым грузом, уменьшив вес груза, понизить Т, груз опускается. Если сделав груз более тяжелым, повысить Т, груз вновь поднимается. Таким образом создается цикл теплового двигателя. Расчет эффективности преобразования энергии с помощью такого теплового двигателя показывает принципиальную возможность его осуществления. Однако довольно значительной трудностью является необходимость учета пути осуществления [c.174]

Турбодвигатели (с дифференциальным шкивом). В этом двигателе мощность возникает в результате механического соединения валов, на которых с помощью элементов памяти формы образуются крутящие моменты. Известны турбодвигатели с использованием теплового расширения, однако возможность применения сплавов с эффектом памяти формы для создания двигателей впервые описана Джонсоном [20] (рис. 3.41). [c.178]

В результате применения сплавов с эффектом памяти формы операция введения заклепок стала простой по сравнению с методом введения заклепок из нержавеющей стали с рассверливанием отверстия, а само рассверливание стало ненужным. При этом время операции сократилось, поэтому можно ожидать, что описанные заклепки найдут применение на практике. [c.195]

Рассматривается актуальная проблема исследования сплавов с эффектом памяти формы, относящихся к новым металлическим материалам с уникальными свойствами. Описаны теоретические основы механизма эффекта памяти формы, свойства сплавов Ti — Ni и сплавов на основе Си, обладающих эффектом памяти формы, и применение этих сплавов в технике и медицине. [c.4]

В настоящем разделе прежде всего рассматриваются типы сплавов с эффектом памяти формы на основе Си в связи с диаграммами состояния, исследуются их температуры превращения, описываются требования к выбору сплавов. Затем последовательно рассматривается современное состояние исследований материаловедческих проблем, которые, как указано выше, должны быть решены перед практическим применением сплавов на основе Си, и обсуждаются направления разработки материалов. [c.99]

Трехкомпонентные сплавы на основе Си — Zn являются сравнительно пластичными, интеркристаллитное разрушение в них затруднено, поэтому в настоящее время только они из группы медных сплавов и находят практическое применение. В общем в качестве сплавов с эффектом памяти формы применяются трехкомпонентные сплавы с добавками А1, Се, 51, 5п, Ве. Одной из причин этого является то, что в области составов /3-фазы, в которой в двухкомпонентных сплавах Си — Zп (рис. 2.46) происходит термоупругое мартенситное превращение, Т превращения понижается до слишком низкой, поэтому необходимо регулировать Г превращения путем добавки третьего элемента. На рис. 2.47 по- [c.102]

Разрушение медных сплавов с эффектом памяти формы. Наиболее важными проблемами, затрудняющими практическое применение медных сплавов, помимо описанной в предыдущем разделе усталости, являются проблемы пластичности и разрушения. Ниже авторы рассматривают последние исследования по проблеме разрушения и на основе результатов этих исследований описывают различия механизмов разрушения некоторых сплавов с эффектом памяти формы [64]. [c.119]

Важной проблемой с точки зрения практического применения сплавов для деталей, имеющих различную форму, является обрабатываемость их давлением. Сплавы на основе Си являются почти такими же хрупкими, как интерметаллические соединения. Обработка этих сплавов давлением при комнатных температурах чрезвычайно трудна. Сплавы Т1 — N1, несмотря на то что они являются интерметаллическим соединением, имеют хорошую обрабатываемость давлением возможна холодная деформация этих сплавов путем волочения или прокатки. Технология обработки этих сплавов относится к производственным секретам фирм-изготовите-лей, поэтому по этой проблеме каких-либо данных практически не опубликовано. Тем не менее имеются сообщения, свидетельствующие о сложном влиянии обработки давлением на свойства сплавов. Так, например, материалы, полученные холодной ковкой, при нагреве удлиняются, а материалы, полученные холодным волочением, сжимаются. По-видимому, это обусловлено мартенситным превращением, однако вследствие такого поведения после термообработки возникают размерные погрешности, поэтому этой проблеме необходимо уделять особое внимание при обработке точных деталей. Сплавы с эффектом памяти формы характеризуются чрезвычайно специфичным деформационным поведением, поэтому проблема их пластической деформации имеет большое практическое и научное значение. [c.143]

Следует отметить, что в сплавах с эффектом памяти формы очень большая сила только в результате повышения температуры не возникает. Однако при применении метода смещения при понижении Т, но не при ее повышении легко получить большую возбуждаемую силу. [c.148]

Метод смещения с применением груза для создания силы смещения (см. рис. 3.1) ограничен установленным положением элемента. Он чувствителен к воздействию вибраций, поэтому на практике для создания силы смещения часто применяется пружина. На рис. 3.3 показан элемент, состоящий из спирали, изготовленной из сплава с эффектом памяти формы (1) и прошедшей соответствующую обработку, и винтовой пружины сжатия (2), изготовленной из обычного пружинного материала, причем спираль и пружина оказывают давление друг на друга. Спираль под действием силы смещения (усилия пружины) сдвигается при низкой Т влево, но при повышении температуры в результате восстановления формы происходит сжатие пружины и смещение вправо. При понижении температуры двунаправленный элемент вновь смещается в левую сторону. [c.148]

В данном разделе рассматриваются методы расчета спиральных пружин, причем сначала рассматривается метод расчета с применением кажущейся постоянной пружины, затем описывается графический метод определения кривой нагрузка — прогиб спиралей из сплава с эффектом памяти формы с последовательным отсчетом величин на отдельных стадиях кривой напряжение — деформация, не зависящей от постоянных пружин. [c.152]

Метод расчета с помощью кажущейся постоянной пружины. При применении этого метода считают постоянным кажущийся модуль сдвига спирали из сплава с эффектом памяти формы и получают приближенное решение, поэтому указанный метод можно применять в том случае, когда деформация не слишком велика. [c.154]

Графический метод расчете. При применении этого метода соотношение между нагрузкой и прогибом спирали из сплава с эффектом памяти формы не зависит от постоянной С, поэтому на основе нелинейной кривой 7—7 (сдвиговое напряжение — деформация) величины 7 и 7 опре- [c.156]

В 60-х годах возможности использования сплавов с эффектом памяти формы, указанные в патентах и описанные в журналах, имели гипотетический характер. Практическое применение этих сплавов в различных устройствах началось в 70-х годах. [c.166]

В тех случаях, когда лечение дефектов сердца путем операций на сердце невозможно, неизбежной оказывается пересадка внутренних органов или искусственного сердца. Искусственное сердце состоит из насоса и клапанов. В качестве источника энергии используется насос диафрагменного типа или типа мешка с применением, главным образом, давления газа (воздуха или инертного газа). Делаются попытки применить для искусственных мышц искусственного сердца сплавь с эффектом памяти формы. [c.200]

Применение для отливки зубов. Если бы оказалось возможным точное литье сплавов с эффектом памяти формы Т1 — N1 (например, отливка коронок и крючков сложной формы), то можно было бы ожидать, что эти сплавы будут применяться в качестве стоматологических материалов, имеющих высокую износостойкость и хорошую биологическую совместимость. [c.207]

Известно, что в сплавах Т1—N1 до настоящего времени обнаружили обратимый эффект памяти формы при применении способа 1, однако сообщается, что по сравнению с обратимым эффектом памяти формы в сплавах Си—2п—А1, возникающим при применении способа 4, степень изменения формы мала, а регулирование эффекта затруднено. [c.88]

Старение в состоянии мартенситной фазы. Примером использования эффекта памяти формы может быть применение комбинированных датчиков температуры и приводов. Можно рассмотреть большое число таких примеров, как автоматические устройства открытия окон горячих лабораторий, муфты вентиляторов, предотвращающих перегрев двигателей, различные термостаты, устройства установки огнезащитных стенок, автоматические устройства открытия дверец сушильных ящиков, приборы пожарной сигнализации, автоматические устройства регулирования отверстий струи выходящих газов. Во всех этих случаях используется Т обратного превращения и способность сплава восстанавливать форму при превращении из мартенситной в исходную ф зу. Поэтому до достижения Т, при которой действуют эти устройства, поддерживается состояние мартенситной фазы. При этом в мартенситной фазе происходит старение, в результате чего она стабилизируется, а Т начала обратного превращения повышается. Следовательно, Т срабатывания устройств изменяется в процессе работы, что с практической точки зрения очень важно. Ниже описываются исследования старения в состоянии мартенситной фазы. [c.138]

Эффект обратимой памяти формы резко расширяет возможности применения сплавов с ЭПФ в приборах и конструкциях многократного циклического действия. [c.841]

При применении сплавов с эффектом памяти формы существует еще одна неожиданная проблема. Следует иметь в виду, что при удлинении и сжатии сплавов с эффектом памяти формь( на 2—6 %, у обычных материалов удлинение и сжатие составляет всего лишь 0,5 %. В связи с этим хотя сплавы с эффектом памяти формы и соединяют с другими металлами способом сварки или пайки, но при многократном действии легко происходит разрушение по поверхности соединения. Сплавь( Т1 — N1 и Си — 2п — А1 можно паять с помощью серебряного припоя, однако даже при небольшой деформации паяное соединение разрушается при воздействии Нескольких сот циклов нагружения. [c.165]

Можно ожидать, что сплавы с эффектом памяти формы как наиболее перспективные материалы в будущем найдут широкое применение на практике. Однако, если не получить достаточных данных об основных материаловедческих свойствах этих сплавов, в частности о возможных условиях, областях и способах применения, то в результате можно утратить и надежность, и комплектность их использования. Следует признать, что эпоха легкого использования характеристик сплавов с эффектом памяти формы в новых технологических разработках уже прошла. В данной книге авторы на основе материаловедческих Представлений рассматривают механизмы превращения, обусловлиг вающие специфические свойства сплавов, затем описывают механические, в частности, усталостные свойства. Кроме того, рассматриваются другие аспекты сплавов с эффектом памяти формы и их применение в настоящее время. [c.8]

Некоторые из указанных сплавов применяются практически в качестве новых материалов с особыми свойствами, осуществляются настойчивые исследования и разработка способов применения сплавов. Это связано по различным причинам, главным образом, со сплавами с эффектом памяти формы на основе и на основе меди. Различные технические и научные проблемы, которые должны быть преодолены для практического внедрения сплавов с эффектом памяти формы, подрюбно рассмотрены в гл. 2. [c.32]

Следует обратить внимание на использование эффекта памяти формы в тепловых двигателях. В случае применения в этих двигателях горячей воды с невысокой, насколько это возможно, температурой преимуществом сплава с эффектом памяти формы является низкая разность температур превращенин Af — [c.77]

Следует отметить, что старение не всегда оказывает вредное влияние на свойства сплавов. В некоторых случаях возможно успешное использование этого явления. Например, Т превращения сплавов с эффектом памяти формы чувствительна к составу и скорости закалки, которую трудно регулировать. В связи с этим если после изготовлени образцов можно осуществить точное регулирование Т превращения путем старения сплава, то можно получить хорошие свойства сплава, соответствующие условиям его применения. Кроме того, в сплавах Т1 — N1, применяя старение, можно значительно повысить напряжение, при котором возникает остаточная деформация, обусловленная скольжением. Это позволяет эффективно улучшать такие свойства сплавов, как характеристики эффекта памяти формы и псевдоупругость [29, 83, 84]. [c.142]

Однако в отличие от биметаллического элемента, у которого отклонение изменяется прямопропорционально температуре, у сплава с эффектом памяти формы прогиб изменяется резко при характеристической температуре. Кроме того, у сплава с эффектом Памяти формы имеется температурный гистерезис, характеризуемый разностью прогибов при нагреве и при охлаждении, на что следует обращать особое внимание при практическом применении. [c.151]

Исполнительные элементы на основе сплавов с эффектом памяти формы. Элементы с эффектом памяти формь( могут одновременно вь(пол-нять функции датчиков Г и функции исполнительных элементов, поэтому применение их в этих целях наиболее эффективно. Однако немало случаев, когда элементы памяти формы используются самостоятельно в качестве исполнительнь(х элементов. Конструктивно исполнительные элементы с памятью формы не отличаются от двунаправленных элементов памяти формы, описанных в разд. 3.1. Соответствующим способом нагрева и регулированием обеспечивается возвратно-поступательное или вращательное движение исполнительных элементов. Обычно применяется нагрев прямь(м пропусканием тока, однако в соответствии с назначением элементов используются и другие способы нагрев с помощью пропускания горячей и холодной водь , обдув горячим воздухом, вь(-сокочастотный индукционный нагрев, инфракрасное и лазерное излучения. [c.169]

Вообще, при точном регулировании исполнительных механизмов применяется серворегулирование с помощью соответствующего сигнала обратной связи. Характеристики действия исполнительных механизмов с памятью формы изменяются в зависимости от окружающей температуры, в связи с этим важна корректировка их действия. Как и в обычных исполнительных механизмах типа двигателей или гидроцилиндров, в качестве датчиков сигнала обратной связи часто применяют позиционные датчики типа потенциометров или кодирующих устройств. Кроме того, для исполнительных элементов с памятью формы разрабатываются эффективные способы регулирования с использованием изменения характеристик сплавного элемента, при применении этого способа определяют изменение характеристик элемента из сплава с эффектом памяти формы, например электрического сопротивления в открытый период импульсного тока (период, когда ток не пропускается). В качестве сигнала обратной связи задается величина тока, при регулировке элемента путем установления силь( импульсного тока. Структурная схема системы и диаграмма действия различных ее частей во времени показаны на рис. 3.33, э, б. [c.171]

Игрушки. Сплавы с эффектом памяти формы находят применение в игрушках. После изгибания или вытягивания вручную при нагреве они принимают исходную форму. Игрушки хотя прость(, но у людей, не знающих о сплавах с эффектом памяти формы, вызывают удивление. [c.183]

К проблемам, которые возникают при применении соединительных пластинок из сплавов с эффектом памяти формы, следует отнести изменение силы продольного сжатия, действующей на зону перелома. Это изменение обусловлено возникновением силы при восстановлении исходной формы и изменением степени сокращения пластинки, а также переходом соединительной пластинки из высокотемпературного состояния, в котором произведена обработка для создания памяти формы, в состояние низкотемпературной фазы. Если при этом деформация превышает 6 %, то даже при обратном превращении в высокотемпературную фазу сохраняется остаточная деформация и полного восстановления исходной формы не происходит. Кроме того, из-за обратимого эффекта памяти формы, возникающего вследствие сильной деформации обработки, сила продольного сжатия зоны перелома уменьшается, так как происходит удлинение соединительной пластинки, когда ее Т < М . Поэтому деформация, которой подвергается соединительная пластинка после обра- [c.193]

Смещающие двунаправленные элементы. Среди способов получения двунаправленного действия путем комбинации различных деталей с однонаправленным эффектом памяти формы следует отметить способ смещения, основанный на применении дифференциальных элементов двух типов с использованием более двух деталей с эффектом памяти формы. В любом случае используются свойства сплавов в состоянии восстановления высокотемпературной формы. При этом исходная высокотемпературная фаза характеризуется высокой прочностью (высокой твердостью и высоким напряжением течения), а низкотемпературная мартенситная фаза — низкой прочностью (низкой твердостью, низким напряжением течения). [c.146]

В последнее десятилетие широкое практическое применение находят сплавы, проявляющие эффект памяти формы (ЭПФ). Сплавы с памятью формы (СПФ) используют в различных областях техники (авиакосмическая техника, бытовая техника, приборостроение, спецмашино-строение и др.). При этом особенно перспективной областью применения СПФ, как показывает накопленный мировой опыт, является медицинская техника, в которой используются СПФ на основе Ti—Ni (никелид титана, нитинол). [c.371]

N1, Си — 2п — А1, РезР1, N1 — А1, Ад — Сс1, Си — 5п. Однако установлено, что свойства, делающие возможным практическое применение сплавов, кроме сплава Т1 — N1, имеют только сплавы на основе Си. С середины 70-х годов эти сплавы привлекли внимание в качестве новых специальных материалов. В настоящее время рассматривается возможность использования эффекта памяти формы во многих отраслях промышленности, поэтому важным фактором стала экономичность производства сплавов. В связи с этим стало желательным вместо дорогих сплавов Т1 — N1 использовать сплавы на основе Си, стоимость которых составляет около 1/10 стоимости сплавов Т1 — N1. [c.99]

Изготовление монокристаллов из сплавов на основе Си не вызывает трудностей. Применяя для систематических исследований монокристал-лические образцы, в этих сплавах изучены [26—28] эффект памяти формы и механизм псевдоупругости. Однако в настоящее время в связи с переходом от лабораторных исследований к практическому применению возникли новые материаловедческие проблемы [29], которые необходимо исследовать для практического внедрения сплавов. Они связаны со стабильностью эффекта памяти формы при термическом циклировании и циклической деформации, с усталостной и длительной прочностью, пластичностью, способами измельчения зерен, влиянием старения и многими другими факторами [29—32]. [c.99]

Применяя сплавы Т1 — N1 в качестве приводных элементов микронасосов, попытались [56, 57] осуществить подачу лекарственных препаратов и Оценить свойства этих насосов. Для микронасосов использовалась проволока из Т1 — 1М1 0 0,2 мм (А =45 °С). Для создания деформации система содержит сильфон и клапан одностороннего действия. Нагрев осуществляется прямым пропусканием тока (600 мА, 4 с), охлаждение — естественное, поэтому необходимое время нагрева — охлаждения за один цикл составляет 15 с. Проволока из сплава Т1 — 1М1, используемая в качестве приводного элемента, должна обеспечивать сравнительно большую силу восстановления и большой коэффициент восстановления формы. Для этого перед применением в качестве приводных элементов проволока после отжига подвергалась 10-кратному циклическому воздействию эффекта памяти формы с предварительной деформацией 6 %. Установлено, что таким образом можно получить микронасосы с расходом 40 мл/мин при 10 циклах. На практике требуется надежная работа насоса по крайней мере при 10 циклах, поэтому необходимы дальнейшие усовершенствования. [c.209]

Четвертый раздел посвящен рассмотрению сталей и сплавов со специальными свойствами. Он содержит описание марок и характеристик свойств магнитных и электротехнических сплавов. Изложены современные представления о явлении эффекта памяти формы (ЭПФ) в сплавах и связанных с ним различных термомеханических эффектах сверхупругости, генерации реактивных напряжений и т. д. Приведены марки, состав, механические и технологические свойства отечественных сплавов ЭПФ. Указаны в систематезированном виде области применения сплавов ЭПФ, иллюстрируемые конкретными примерами. Описано явление сверхпроводимости и приведены современные сверхпроводящие материалы. Даны характе- [c.3]

Из-за ограниченности сырьевых ресурсов возникает необходимость частичной или полной замены дорогостоящих легирующих элементов и совершенствования технологических процессов. Одним из универсальных методов воздействия на структуру и субструктуру металла с целью повышения уровня свойств без применения дополнительного легирования является деформация. В этом отношении стали и сплавы на железомарганцевой основе с нестабильным аустенитом очень перспективны и могут служить основой для получения нового класса материалов, обладающих комплексом таких свойств, как сверхпластичность, способность к упрочнению, немагнит-ность, инварный эффект, эффект памяти формы. Использование железомарганцевых сплавов и экономически целесообразно, так как марганец дешевле никеля, а необходимый уровень свойств достигается за счет особого состояния аустенит-ной матрицы, что впервые было использовано> Гадфильдом. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...