סגסוגות זיכרון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

סגסוגות זוכרות או סגסוגות זוכרות צורה או ניטינול או סגסוגות חכמות הינן מתכות ה"זוכרות" את הגאומטריה שלהן. לאחר שעצם העשוי מסגסוגת זוכרת עבר שינוי צורה מסידורו ה"מקורי", הוא יחזור לגאומטריה המקורית שלו בכוחות עצמו במהלך חימום (אפקט חד כיווני) או, בטמפרטורת סביבה גבוהה יותר פשוט במהלך הורדת עומס המתח שנוצר בעיוות (פסוודו-אלסטיות או סופר אלסטיות). תכונות יוצאות דופן אלו נגזרות מתלות בטמפרטורה של השתנות פאזת המרטנסיט מסימטריות נמוכה לסימטריות גבוהה יותר במבנה הגבישי. מבנים גבישיים אלו ידועים כמרטנסיט ואוסטניט.

תוכן עניינים

[עריכה] סקירה כללית

שלושת הסוגים העיקריים של סגסוגות זיכרון הינם נחושת-אבץ-חמרן, נחושת-חמרן-ניקל וניקל-טיטניום (NiTi מכאן השם ניטינול כשם גנרי לסגסוגות זוכרות). סגסוגות NiTi הן בדרך כלל יקרות יותר ובעלות תכונות מכניות טובות יותר בהשוואה לסגסוגות זיכרון על בסיס נחושת. הטמפרטורה שבה סגסוגת הזיכרון הספציפית משנה את מבנַ‏ה הגבישי היא אופיינית לסגסוגת וניתנת לשינוי על ידי שינוי יחסי המרכיבים (האטומים המתכתיים) בסגסוגת.

מסמנים Ms כטמפרטורה בה המבנה מתחיל להשתנות מאוסטניט למרטנסיט בעת קירור; Mf הינה הטמפרטורה בה המעבר בין המבנים נסתיים. בהתאמה, As וAf הן הטמפרטורות בהן מתחיל ומסתיים המעבר ההפוך ממרטנסיט לאוסטניט. חשוב לציין כי שימוש חוזר באפקט הסגסוגת זיכרון עלול להוביל לשינוי בטמפרטורות האופיינית לטרנספורמציה (אפקט זה ידוע כ"תשישות שימוש" - functional fatigue).

תמונה:Sma_wire.jpg

בגרף זה ציר הY מסמל את שבר המרטנסיט.

[עריכה] אפקט חד כיוווני לעומת אפקט דו כיווני

לסגסוגות זיכרון ישנו מגוון רחב של תופעות זיכרון צורה. השתיים הנפוצות הן אפקט חד כיווני ודו כיווני. תיאור סכמטי של שני האפקטים נתון באיור להלן.

one way shape memorytwo way shape intrinsic memory

באיור שמעל, השלבים מאוד דומים: מתחילים במרטנסיט (a), ועל ידי הפעלת כח פיזיקלי חיצוני גורמים לעיוות עבור החד כיווני ועיוות קיצוני עבור הדו כיווני (b), מחממים את הסגסוגת (c), ןאז מקררים אותה שוב (d). בחד כיווני הקירור לא גורם לשינוי צורה מקרוסקופית. העיוות הוא הכרכי עבור הווצרות צורת הטמפ' הנמוכה. בעת חימום השינוי מתחיל בAs ומסתיים בAf(הפרש טיפוסי בין הטמפרטורות הוא 2-20 מעלות צלזיוס, תלוי בהרכב הסגסוגת ותנאי העמסת העיוות). As מוגדר על ידי הסגסוגת והרכבה ונע בין (150-) ל 200 מעלות צלזיוס.

האפקט הדו כיווני הינו אפקט שבו החומר "זוכר" שתי צורות שונות: אחת בטמפ' נמוכה והשנייה בטמפ' גבוהה. זה יכול להישמר גם ללא הפעלת כח חיצוני(אפקט דו כיווני עצמי). הסיבה שהחומר מתנהג בצורה כה שונה במצבים אלו טמונה באימון. אימון גורם לכך שסגסוגת זיכרון יכולה "ללמוד" להתנהג בדרך מסוימת. בנסיבות נורמליות, סגסוגת זיכרון "זוכרת את צורתה בטמפ' הגבוהה, אבל במהלך החימום והמעבר אליה, שוכחת את צורתה בטמפ' הנמוכה. עם זאת ניתן "לאמן" את הסגסוגת "לזכור" להשאיר סימנים של צורתה בתנאי הטמפ' הנמוכה בפאזת הטמפ' הגבוהה. ישנם מספר דרכים לעשות זאת.

[עריכה] מבנה גבישי

על פי החוקרים הסיבה שסגסוגות זיכרון הינן בעלות תכונות אלו היא שבעת שינוי הטמפרטורה ישנו שינוי במבנה הגבישי של הסגסוגת בין שתי פאזות מרטנסיט ואוסטניט. השינוי במבנה הגבישי כולל ארגון מחדש של מיקומי החלקיקים במבנה הגביש של המוצק. בסגסוגות זיכרון מעברי פאזה אלו מתרחשים מתחת לנקודת ההמסה[1] והסגסוגת "מעדיפה" צורה מקרוסקופית שונה עבור מבנה גבישי מיקרוסקופי שונה.

[עריכה] תכונות

מאוד חזק ומכיל מתכות שונות ורבות.

[עריכה] שימושים

[עריכה] הרכב

חומרים בעלי אפקט זיכרון צורה בטמפרטורות שונות ובאחוזים שונים של הרכב תמיסתם המוצקה.


[עריכה] הערות שוליים

  1. ^ לא דבר יוצא דופן גם בסגסוגות רבות שאינן סגסוגות זיכרון ישנם שינויי מבנה גבישי בשינוי טמפרטורה כאשר מהנדסים יוזמים "טיפולים תרמיים" כדי לשמר את המתכת במבנה גבישי מסוים

מקור: http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A1%D7%92%D7%A1%D7%95%D7%92%D7%95%D7%AA_%D7%96%D7%99%D7%9B%D7%A8%D7%95%D7%9F
כלים אישיים