|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Памяти формы эффект |
 | |
Анимация
0
Описание
Эффект памяти формы состоит в восстановлении сформированных при исходной температуре размеров и формы тела после многоступенчатого процесса, состоящего из охлаждения тела до заданной, более низкой температуры, необратимой деформации детали при этой низкой температуре, нагреве тела до исходной температуры (или несколько выше, для лучшей активизации процесса) и восстановлении при этой температуре первоначальной формы тела.
Эффект памяти формы наблюдается у сравнительно небольшого набора сплавов, например, Ni-Ti, Cu-Zn, Fe-Mn, и происходит как правило при определенных температурах - исходной и деформации. При деформации материала при низкой температуре происходит перестройка расположения атомов в кристаллической решетке вещества по мартенситному механизму - коллективному сдвигу некоторых атомов вдоль особо выгодных кристаллографических направлений, характерному для данной кристаллической решетки и данной температуры; деформация стимулирует этот энергетически выгодный сдвиг.
При нагреве детали до температуры обратного мартенситного превращения сместившиеся при более низкой температуре атомы возвращаются на свои наиболее выгодные при этой температуре места, происходит обратная перестройка структуры и почти полное восстановление размеров и формы тела. Величина относительной линейной деформации и обратного восстановления размеров достигает 20 процентов.
К эффекту памяти формы относят и менее распространенный эффект обратимого значительного изменения размеров и формы детали, изготовленной из одного особого материала, например сплава Mn-Cu, при циклическом изменении температуры в определенном узком интервале. Причина этого эффекта аналогична рассмотренной выше: при определенной температуре, свойственной данному мартенситному превращению Тm, происходит перестройка структуры кристаллической решетки за счет сдвига некоторых атомов. При этом при температуре выше Тm существует одна структура, а при температуре ниже Тm существует другая структура; разным структурам соответствуют разные размеры или форма детали.
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Проведение бескровных операций по удалению камней из мочевых протоков с помощью проволочного зонда со специальным захватом на конце. Для этого по данным рентгеновского снимка камня изготовляют проволочный зонд из сплава никель-титан. Форма зонда соответствует "захвату" камня концами зонда и позволяет ему перемещаться по мочеточникам.
Затем этот зонд охлаждают до температуры жидкого азота, слегка раздвигают концы-захваты зонда. Материал зонда имеет температуру обратного перехода порядка 40 °С. Затем деформированный зонд вводится под контролем рентгеновских или ультразвуковых "электронных снимков" в мочеточник больного, подводится к камню так, чтобы почти захватить его створками захвата. В этот момент через зонд пропускают ток заданной силы, обеспечивающий его разогрев до 42 - 43 °С (выше нагревать нельзя из-за риска ожогов). Под влиянием этого нагрева зонд восстанавливает свою форму и сильно захватывает камень. Зонд и захваченный им камень затем аккуратно извлекают тем же бескровным путем, что и вводили.
Обратимый эффект памяти формы используют в механических терморегуляторах, поддерживающих заданную температуру в камере или в двигателе. Такие терморегуляторы представляют собой пластинку или пружину - рабочее тело терморегулятора.
При нагреве камеры и вместе с ней и терморегулятора происходит описанный в разделе 4 сдвиг атомов, при этом в узком интервале температур почти скачкообразно меняется форма пластинки или пружины, которые нажимают на выключатель или закрывают клапан какого ни будь устройства, обеспечивающего нагрев камеры и терморегулятора. При охлаждении камеры ниже заданной происходит обратное превращение и восстановление формы пластинки или пружины терморегулятора и включение нагревателя камеры. Применение сплавов памяти формы вместо традиционных термобиметаллов позволяет значительно уменьшить габарити и вес терморегулятора.
Реализации эффекта
Соединение деталей машин, например безрезьбовое соединение трубопроводов муфтами, в труднодоступных местах.
Для этого соединительную муфту из сплава никель-титан охлаждают до температуры жидкого азота и деформируют (расширяют, проталкивая через нее специальную оправку - дорн) при этой температуре (рис. 1, a).
Соединение трубопроводов муфтами с использованием эффекта памяти формы
Рис. 1
Затем охлажденную муфту быстро надевают на соединяемые трубки трубопровода (рис. 1, b). Муфта нагревается до комнатной температуры, восстанавливает свою форму - сжимается и соединяет детали трубопровода (рис. 1, c).
Литература
1. Материаловедение / Под. ред. Б.Н. Арзамасова.- М.: Машиностроение, 1986.- С.8-32.
2. Эффекты памяти формы в медицине / Под. ред. Л.А. Монасевича.- Новосибирск: Наука, 1992.- С.742.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
