Apakah ciri-ciri aloi nikel titanium?
Nitinol, juga dikenali sebagai Nitinol, adalah bahan unik yang mempamerkan sifat-sifat yang menarik kerana tingkah laku perubahan fasanya. Nitinol adalah aloi binari yang terdiri daripada nikel dan titanium. Komposisi aloi mengandungi jumlah nikel dan titanium yang hampir sama, yang memberikan memori bentuk unik dan sifat superelastik. Mekanisme transformasi fasa Nitinol terhasil daripada hubungan antara struktur kristal martensit dan austenitnya. Terdapat dua fasa struktur hablur yang berbeza akibat perubahan suhu dan tekanan mekanikal iaitu fasa austenit dan fasa martensit. Apabila aloi dipanaskan di atas suhu tertentu yang dipanggil suhu transformasi, ia berubah daripada fasa martensit suhu rendah kepada fasa austenit suhu tinggi. Nitinol juga boleh mengalami transformasi terbalik, yang menghasilkan pemulihan bentuk apabila disejukkan di bawah suhu transformasi.
Urutan transformasi fasa aloi nikel-titanium apabila disejukkan ialah fasa induk (fasa austenit) - fasa R - fasa martensit. Fasa R berbentuk rombus, dan austenit berada dalam keadaan apabila suhu lebih tinggi (lebih tinggi daripada suhu di mana austenit bermula) atau apabila beban dikeluarkan (daya luaran menghilangkan Penyahaktifan). Ia adalah kubik dan keras. Bentuknya agak stabil. Fasa martensit ialah keadaan apabila suhu agak rendah (kurang daripada Mf: suhu di mana martensit berakhir) atau apabila ia dimuatkan (diaktifkan oleh daya luar). Ia adalah heksagon, mulur, boleh diulang, kurang stabil, dan lebih mudah untuk Ubah bentuk.
1. Membentuk kesan ingatan
Salah satu sifat utama Nitinol ialah kesan ingatan bentuknya, yang merujuk kepada keupayaannya untuk mengingati bentuk asalnya dan kembali kepada bentuk asalnya selepas lentur dan ubah bentuk. Ini bermakna apabila aloi berubah bentuk pada suhu rendah (biasanya di bawah suhu transformasi martensit), ia boleh memulihkan bentuk asalnya apabila dipanaskan melebihi suhu transformasi martensit. Harta ini menjadikannya bahan berharga untuk pelbagai aplikasi termasuk implan perubatan, aeroangkasa dan industri automotif.
2. Keanjalan super yang sangat baik
Nitinol juga mempunyai superelasticity yang sangat baik, yang merujuk kepada keupayaan untuk kembali kepada bentuk asalnya apabila dibengkokkan atau diregangkan tanpa ubah bentuk kekal. Iaitu, keupayaan untuk menahan ubah bentuk yang ketara dan pulih sepenuhnya selepas melegakan tekanan. Ini membolehkan aloi mempamerkan keanjalan yang baik di bawah regangan tinggi, sifat yang menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam robot, jentera dan instrumen yang memerlukan keanjalan dan kestabilan yang tinggi. Biasa digunakan dalam bidang seperti elemen spring dan peranti anti-kejutan.
⑴Prinsip:
Keanjalan super aloi nikel-titanium disebabkan oleh perubahan fasa martensit yang terdapat dalam struktur kristalnya. Pada suhu rendah, aloi nikel-titanium berada dalam fasa martensit, dan ubah bentuk anjal boleh balik boleh berlaku pada masa ini. Apabila aloi diregangkan atau dibengkokkan, perubahan fasa berlaku daripada martensit kepada austenit. Semasa proses ini, aloi membengkok atau meregang, tetapi sebaik sahaja beban luaran dikeluarkan, aloi kembali ke fasa martensit asalnya, mencapai kesan superelastik tanpa ubah bentuk kekal.
⑵Julat terikan:
Keanjalan super aloi nikel-titanium mempunyai julat terikan yang besar, biasanya sehingga 8% hingga lebih daripada 10%. Ini menjadikannya berguna dalam aplikasi yang memerlukan ubah bentuk yang besar dan memerlukan bahan untuk mengekalkan bentuk asalnya, seperti untuk pembuatan elemen spring, peranti anti-getaran, dsb.
Tiada ubah bentuk plastik: Keanjalan super membolehkan aloi nikel-titanium berubah bentuk secara elastik di bawah terikan besar tanpa menyebabkan ubah bentuk kekal. Ini tidak seperti bahan logam tradisional, yang mengalami ubah bentuk plastik kekal apabila melebihi had keanjalannya.
⑶Gelung muat-punggah:
Aloi NiTi mempamerkan kesan gelung yang ketara semasa kitaran pemunggahan pemuatan. Semasa proses pemuatan, aloi menunjukkan hubungan tegasan-terikan yang agak stabil, manakala semasa proses pemunggahan, tegasan menurun dengan cepat, membentuk gelung yang jelas. Ini disebabkan oleh kesan superelastik yang disebabkan oleh peralihan fasa.
⑷Kesan suhu:
Sifat superelastik sangat dipengaruhi oleh suhu. Suhu transformasi fasa aloi boleh dikawal dengan melaraskan komposisi aloi untuk memenuhi julat suhu operasi yang diperlukan dalam aplikasi tertentu.
3. Keserasian fizikal:
Satu lagi sifat unik Nitinol ialah biokompatibilitinya, yang bermaksud ia serasi dengan tisu badan, menjadikannya ideal untuk digunakan dalam implan perubatan seperti stent dan wayar ortodontik. Sifat tidak toksik Nitinol menjadikannya bahan yang ideal untuk implan sementara dan kekal, dengan aplikasi yang berjaya dalam ortopedik, pembedahan kardiovaskular dan pembedahan saraf.
Nitinol ialah bahan unik dan inovatif yang diiktiraf kerana ciri-ciri luar biasa seperti ingatan bentuk, keanjalan super dan biokompatibiliti. Ciri-ciri ini menjadikannya bahan serba boleh yang boleh digunakan dalam pelbagai industri. Keanjalan super aloi nikel-titanium digunakan secara meluas dalam peranti perubatan, aeroangkasa, industri automotif dan bidang lain, seperti dalam pembuatan stent jantung, ortotik, peranti kalis kejutan, dsb.
Mekanisme perubahan fasa Nitinol akan terus dikaji, potensi aplikasinya akan diperluaskan lagi, dan prospek aplikasi masa depan Nitinol adalah luas.
