Ni-Ti-Formgedächtnis-Legierungen und ihre Bestandteile
Ein Vorwort zu Formgedächtnislegierungen
Formgedächtnislegierungen (SMA) sind Legierungen, die dazu neigen, sich immer an ihre ursprüngliche Form zu "erinnern". Das bedeutet, dass sie sich an ihre kalt geschmiedete Form erinnern und bei Erwärmung in ihre vorverformte oder ursprüngliche Form zurückkehren. Einige andere Namen, unter denen Formgedächtnislegierungen bekannt sind, sind Memory-Legierungen, Memory-Metall, Smart-Metal-Smart-Legierungen usw. SMAs sind in der Regel leicht und werden in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt. Im Folgenden werden einige Verwendungen und Anwendungen von Formgedächtnislegierungen vorgestellt.
Weitere Informationen: Nitinol - Erstaunliche Formgedächtnislegierung
1. Hauptanwendungen von SMAs
Formgedächtnislegierungen werden in verschiedenen Branchen eingesetzt, z. B. in der Luft- und Raumfahrtindustrie zur Herstellung von Flugzeugen und Triebwerken, zur Verringerung des Fluglärms usw.
- Diese intelligenten Legierungen werden auch im Rohrleitungsbau verwendet, z. B. für Wasser- und Ölleitungen usw.
- Ein weiteres Einsatzgebiet von Formgedächtnislegierungen ist die Automobilindustrie.
- Diese Legierungen werden auch in der Robotik, Telekommunikation, Optometrie, Zahnmedizin und Medizin eingesetzt.
- Viele Motoren werden aus Memory-Legierungen hergestellt, und die orthopädische Chirurgie ist ein weiterer Bereich, in dem sie eingesetzt werden können.
2. Ni-Ti-Formgedächtnislegierungen
Ni-Ti-Formgedächtnislegierungen sind die Arten von Gedächtnislegierungen, die zu etwa gleichen Teilen aus Nickel und Titan bestehen. Neben diesen beiden Elementen können auch Kupfer, Zink, Gold und Eisen zur Herstellung von Formgedächtnislegierungen verwendet werden, aber Ni-Ti ist die am häufigsten verwendete Formgedächtnislegierung. Es gibt viele Gründe für die Verwendung dieser beiden Elemente zur Herstellung von intelligenten Legierungen, von denen die wichtigsten im Folgenden aufgeführt sind:
- Ni-Ti-Formgedächtnislegierungen sind vorzuziehen, weil sie stabil und praktisch sind und im Vergleich zu anderen Metallen eine bessere thermomechanische Leistung aufweisen.
- Die Streckgrenze von SMAs auf Ni-Ti-Basis ist geringer als die von Stahl, aber es ist bekannt, dass bestimmte Zusammensetzungen eine bessere Streckgrenze als Kunststoff und sogar Aluminium aufweisen können. Tatsächlich kann die Streckgrenze von Ni-Ti bis zu 500 MPa betragen.
- Die Verwendung von Legierungen auf Ni-Ti-Basis kann zu einem hohen Maß an rückstellbarer plastischer Dehnung führen.
3. Herstellung von Ni-Ti-SMAs
Ni-Ti, oder Nitinol, ist sehr schwierig zu erzeugen oder herzustellen. Dies liegt an der außergewöhnlich engen Kontrolle der Zusammensetzung, die erforderlich ist, und an der außergewöhnlich hohen Reaktivität von Titanmetall. Die beiden wichtigsten Schmelzverfahren, die heute zur Herstellung von Nitinol verwendet werden, sind
- Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen - bei diesem Verfahren wird ein elektrischer Lichtbogen zwischen dem Rohmaterial und der wassergekühlten Kupfer-Schließplatte gezündet. Dieses Schmelzverfahren findet im Hochvakuum statt. Die bei diesem Verfahren verwendete Form besteht aus wassergekühltem Kupfer, und während des Schmelzvorgangs wird kein Kohlenstoff eingebracht.
- Vakuum-Induktionsschmelzen - ein Verfahren zur Gewinnung von Nitinol, bei dem die Rohstoffe in einem Tiegel durch alternative Magnetfelder erhitzt werden. Auch dieses Verfahren wird im Hochvakuum durchgeführt, mit dem einzigen Unterschied, dass Kohlenstoff in den Prozess eingebracht wird.
Es gibt keine Beweise dafür, welche dieser Methoden besser ist als die andere, und beide haben ihre eigenen Vorteile.
