сплавы с эффектом памяти формы

Сплавы с ЭПФ (памятью формы)

Способность определенных сплавов при нагревании возвращать свою изначальную форму, если их предварительно деформировали, называют эффектом запоминания формы. Это свойство связано особым преобразованием структуры сплава — термоупругим мартенситным превращением.

Уникальные свойства сплавов с ЭПФ

При повышении температуры в сплаве образуются кристаллы аустенитной фазы, а при охлаждении мартенситной, и это делает деформацию обратимой. Такая же реакция, как и на снижение температуры, может возникнуть в сплавах с ЭПФ в ответ на механическое воздействие — удар или давление.

Впервые это свойство было обнаружено российскими учеными в середине 20 века в медно-алюминиево-никелевых и медно-оловянных сплавах. Через пару лет американцы подтвердили существование эффекта памяти формы на золото-кадмиевых и титано-никелевых сплавах. Сейчас из материалов с ЭПФ больше всего производится никелида титана, или нитинола.

Как используют сплавы с эффектом памяти формы

Из сплавов с ЭПФ производят саморазворачивающиеся антенны, которые имеют большую перспективу для использования в космических аппаратах, на орбитальных станциях и спутниках. Такая антенна изначально сворачивается в спираль и закрепляется в углублении. В космосе устройства нагревается солнечными лучами или специальным нагревателем, и за счет этого разворачивается.  

Муфтами из ЭПФ-сплавов соединяют трубы и стержни из металлов, пластмасс, керамики и стекла. Стопорами с расходящимися торцами из таких материалов неподвижно скрепляют детали, которые невозможно соединить болтами или заклепками. Для сборки различных устройств в условиях открытого космоса используются муфты из сплавов с ЭПФ, которые после нагрева плотно облегают соединяемые детали. Такие же муфты используют для монтажных работ на подводных лодках, нефтепроводах, под днищами кораблей, в авиационных гидросистемах.

Из сплавов с запоминанием формы делают силовые компоненты в блокировочных и замковых устройствах, которые могут срабатывать как на запирание, так и на отпирание. ЭПФ применяется в прессах и домкратах. Конструкция из сплава с таким эффектом позволяет сделать телескопический домкрат достаточно легким и малогабаритным.

Серьезные перспективы у сплавов с ЭПФ есть и в энергетике. Их используют в термодвигателях, которые работают за счет разницы температур воды или воздуха, могут напрямую использовать геотермическую или солнечную энергию. Приводы из ЭПФ-сплавов активно применяют в робототехнике, когда конструируют захватные механизмы для удержания различных по форме и плотности объектов.

В медицине сплавы с запоминанием формы использую при лечении сколиоза, переломов, при вытяжении костей, стентировании сосудов и их защите от тромбов. С этой целью применяются чаще всего титано-никелевые сплавы, так как у них высокие показатели биологической совместимости с тканями человека.

Корректирующие стержни из титано-никелевого сплава, легированного молибденом, железом и медью, устанавливаются для поддержки позвоночника однократно на весь период лечения тяжелого сколиоза, в отличие от стержней из нержавеющей стали. Нитинол считается самым лучшим материалом для брекет-систем и штифтов под зубные протезы.