Сплавы никель-титан (Нитиол): состав, фазы и свойства 형상 памяти

Сплав никель-титан, обычно называемый Нитиол, представляет собой бинарный сплав, составленный из примерно равных атомных процентов никеля и титана. Коммерческие марки, такие как Нитиол 55 и Нитиол 60, имеют соотношение Ni/Ti близкое к 55/45 и 60/40 соответственно, что придает им уникальное сочетание механических и функциональных свойств.

Сплав может существовать в двух кристаллических состояниях, зависящих от температуры: высокотемпературной аустенитной фазе и низкотемпературной мартенситной фазе. При нагреве выше температуры окончания аустенитного превращения (Af) материал полностью переходит в аустенитную фазу. Охлаждение ниже температуры окончания мартенситного превращения (Mf) обращает превращение.

Температуры превращения

Превращение определяется четырьмя ключевыми температурами:

• As — начало аустенита: температура, при которой аустенит начинает формироваться при нагреве.
• Af — окончание аустенита: температура, при которой аустенит полностью сформирован при нагреве.
• Ms — начало мартенсита: температура, при которой мартенсит начинает формироваться при охлаждении.
• Mf — окончание мартенсита: температура, при которой мартенсит полностью сформирован при охлаждении.

Из-за термической гистерезиса As ≠ Mf и Af ≠ Ms, что необходимо для функционального поведения материала.

Эффект формовочной памяти (ЭФП)

ЭФП — это термически индуцированное фазовое превращение, позволяющее Нитиолу восстанавливать заданную форму при нагреве выше температуры превращения. Деформированный мартенситный образец охлаждается ниже Mf, фиксируя новую форму, а затем при повторном нагреве выше Af возвращается к исходной конфигурации.

Этот эффект широко используется в медицинских приборах, актуаторах и адаптивных структурах.

Супереластичность (SE)

При работе в аустенитной фазе при комнатной температуре Нитиол проявляет супереластичность: он может выдерживать большие деформации (до ~8%) под нагрузкой и почти полностью восстанавливаться при ее снятии. В отличие от ЭФП, это свойство не требует изменения температуры и возникает из-за напряженно-индуцированного мартенситного превращения.

Предел супереластичности далеко превышает пределы обычных металлов, что делает Нитиол идеальным для изготовления стентов, ортодонтических арок и вибрационных демпферов.

Применение и дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о Нитиоле и других высокопрочных сплавах посетите Advanced Refractory Metals, где предлагается широкий ассортимент премиальных рефрактерных металлов по конкурентоспособным ценам.

Спасибо за чтение. Надеемся, этот обзор был полезен, и призываем изучить множество возможностей сплавов никель-титан в современной инженерии.