Titanium nickel et son transfert de machine

Titane nickel, également connu sous le nom de Nitinol, est un alliage métallique de nickel et de titane dans lequel les pourcentages atomiques des deux éléments sont approximativement égaux. Les différents alliages sont nommés selon le pourcentage de poids du nickel; par exemple, le nitinol 55 et le nitinol 60.Il présente l'effet de mémoire de forme et la superrélasticité à différentes températures. C.Le nitinol a deux propriétés étroitement liées et uniques: l'effet de mémoire de forme et la superrélasticité (également connue sous le nom de pseudoélasticité). La mémoire de shape est la capacité du nitinol à se déformer à une température, conserver sa forme déformée lorsque la force externe est supprimée, puis revenir à sa forme d'origine et non déformée lorsqu'elle est chauffée au-dessus de sa température de transition. "La supelasticité est la capacité d'un métal à résister à de grandes déformations et à revenir immédiatement à sa forme non déformée après la suppression de la charge externe. Lenitinol déforme 10 à 30 fois plus que la normale Métaux et revient à sa forme d'origine. Le nitinol présente un effet de mémoire de forme ou une superrélasticité dépend de savoir s'il est au-dessus de la température de transition de l'alliage particulier. superrélasticité.

Motivé

Les propriétés inhabituelles du nitinol résultent d'une transition de phase à l'état solide réversible connu sous le nom de transformation martensitique, qui nécessite une contrainte mécanique de 10 000 à 20 000 psi (69–138 MPa) entre deux phases cristallines martensitiques différentes.À des températures élevées, le nitinol présente une structure cubique simple interpénétrante appelée austénite (également connue sous le nom de phase parentale). À faible températures, le nitinol se transforme spontanément en une structure cristalline monoclinique plus complexe appelée martensite (sous-phase). L'austénite à la martensite et la martensite aux transformations d'austénite. , ou mf.Lorsque l'alliage est entièrement martensitique et chauffé, l'austénite commence à se former à la température de démarrage de l'austénite au fur et à mesure de la température de finition de l'austénite AF.Le cycle de refroidissement / chauffage présente une hystérésis thermique. La largeur de l'hystérésis dépend de la composition et du traitement précis de la nitinol. Cet valeur typique s'étend sur une plage de température d'environ 20–50 K (20–50 ° C; 36–90 ° F), mais peut être réduit ou amplifié par l'alliage et l'usinage.Deux aspects clés de cette transition de phase sont essentiels aux propriétés du nitinol. La première est que la transformation est "réversible, ", ce qui signifie que le chauffage au-dessus de la température de transformation fait revenir la structure cristalline à la phase d'austénite plus simple. Le deuxième point clé est que les transitions dans les deux directions sont instantanées.La structure cristalline de la martensite (appelée structure monoclinique ou b19) a la capacité unique de subir une déformation limitée à certaines manières sans casser les liaisons atomiques. Ce type de déformation est appelé jumelage, et il se compose d'un réarrangement des plans atomiques sans provoquer de glissement ou déformation permanente. "La mémoire de forme " fait référence au fait que la forme de la phase austénitique à haute température est "rappelée ", même lorsque l'alliage est gravement déformé à des températures plus basses.En empêchant la transformation de la martensite déformée en austénite, des pressions importantes peuvent être générées à 35 000 psi (240 MPa) à plus de 100 000 psi (690 MPa) dans de nombreux cas. que ce n'est pas seulement un alliage métallique normal, mais une substance connue sous le nom de composé intermétallique. Dans les alliages ordinaires, les ingrédients sont répartis au hasard dans le réseau; Dans les composés intermétalliques ordonnés, les atomes (nickel et titane dans ce cas) ont des positions très spécifiques dans le réseau.

La situation décrite, déformant la martensite, puis chauffant pour revenir à l'austénite, revenant ainsi à sa forme d'origine non déformée) est connue sous le nom d'effet de mémoire de forme thermique. Pour fixer la forme "du parent d'origine ", l'alliage doit être maintenu dans Placer et chauffé à environ 500 ° C (932 ° F). Ce processus est souvent appelé réglage de la forme. Le deuxième effet, connu sous le nom de superrélasticité ou de pseudoélasticité, a également été observé dans le nitinol. Cet effet est un résultat direct du fait que la martensite peut être formé en appliquant une contrainte et un refroidissement. Par conséquent, dans une certaine plage de température, la contrainte peut être appliquée à l'austénite, afin que la martensite puisse être déformée pendant la formation. Ce mode d'utilisation, le nitinol agit comme un SuperSpring avec une gamme d'élasticité 10 à 30 fois celle des matériaux de ressort ordinaires. ; 32–104 ° F) au-dessus de AF . Cette limite supérieure est appelée MD, et elle correspond à la température la plus élevée à laquelle la formation de martensite induite par le stress est toujours possible. La seule réponse au stress est le glissement de la microstructure austénitique, entraînant une déformation permanente.Le nitinol se compose généralement d'environ 50 à 51 pour cent atomique (55 à 56 pour cent en poids). D'environ 20 ° C à +110 ° C. Par conséquent, les formulations de nitinol sont souvent appelées "superrélastique " ou "austénitique " Si AF est en dessous de la température de référence, et "Memory de forme " ou " Martensitic "Si la température de référence. La température de référence est généralement définie comme la température ambiante ou la température corporelle (37 ° C; 98 ° F).Un effet fréquemment rencontré sur le nitinol est la soi-disant phase R.La phase R est une autre phase de martensite qui rivalise avec les mentionnées ci-dessus.