L?ch s? phát tri?n c?a h?p kim b? nh? hình d?ng

H?p kim b? nh? hình d?ng là m?t lo?i v?t li?u b? nh? hình d?ng v?i các ??c tính tuy?t v?i. Khi nó b? ?nh h??ng b?i ngo?i l?c ho?c thay ??i t? tính, nó có th? gi? tr?ng thái tr??c ?ó, ???c g?i là hi?u ?ng b? nh? hình d?ng. Vi?c áp d?ng các v?t li?u này r?t ??n gi?n, trong ?ó các v?t li?u d? bi?n d?ng b?ng cách tác d?ng l?c bên ngoài. Khi chúng ???c làm nóng ??n m?t nhi?t ?? nh?t ??nh b?ng cách gia nhi?t bên ngoài ho?c bên trong, chúng s? co l?i ho?c tr? v? hình d?ng ban ??u. N?m 1932, các nhà v?t ly Th?y ?i?n l?n ??u tiên phát hi?n ra hi?u ?ng b? nh? hình d?ng này trong h?p kim Au CD. ??n n?m 1938, greninger và mooradian l?n ??u tiên quan sát th?y hi?u ?ng b? nh? hình d?ng này trong h?p kim Cu Zn và Cu Sn. Cho ??n n?m 1969, SMA l?n ??u tiên ???c áp d?ng thành c?ng v? m?t th??ng m?i. C?ng ty Raychem ?? ?ng d?ng thành c?ng h?p kim NiTi nh? m?t kh?p n?i ?ng vào h? th?ng áp su?t d?u c?a máy bay chi?n ??u F14 ? Hoa K? và ??t ???c hi?u qu? niêm phong t?t c?a h? th?ng áp su?t d?u.

Hi?u ?ng b? nh? hình

Hi?u ?ng b? nh? hình d?ng c?a h?p kim b? nh? hình d?ng v? c? b?n liên quan ??n s? bi?n ??i martensitic trong h?p kim. H?p kim b? nh? hình d?ng t?n t?i ? d?ng austenite ? nhi?t ?? cao h?n và martensite ? nhi?t ?? th?p h?n. Khi SMA ???c làm nóng, nó b?t ??u thay ??i t? pha martensitic sang pha austenitic. M?t s là

Nó ???c ??nh ngh?a là nhi?t ?? b?t ??u chuy?n ??i austenit và AF là nhi?t ?? t?i ?ó quá trình bi?n ??i austenit k?t thúc. Khi SMA ???c nung nóng trên nhi?t ??, pha martensitic s? d?n d?n thay ??i tr? l?i pha austenite và tr? l?i hình d?ng ban ??u ? nhi?t ?? cao, c?ng có th? ???c th?c hi?n trong ?i?u ki?n t?i cao. Trong quá trình làm mát, nhi?t ?? b?t ??u t? austenite ??n martensite ???c xác ??nh là MS và nhi?t ?? ? cu?i quá trình bi?n ??i martensite ???c xác ??nh là MF. Nhi?t ?? t?i ?ó bi?n ??i martensitic kh?ng còn gay ra b?i c?ng th?ng ???c xác ??nh là MD. Trên nhi?t ?? này, SMA bi?n d?ng d??i tác ??ng c?a ngo?i l?c và ngay l?p t?c tr? l?i hình d?ng ban ??u sau khi d? t?i. H?p kim b? nh? hình d?ng có ba lo?i hi?u ?ng b? nh? khác nhau (nh? trong Hình 1), ???c ??c tr?ng nh? sau:

Hi?u ?ng b? nh? m?t chi?u. Khi nhi?t ?? gi?m, h?p kim s? bi?n d?ng, và sau ?ó nó s? tr? l?i tr?ng thái tr??c khi bi?n d?ng b?ng cách t?ng nhi?t ??, ngh?a là có hi?u ?ng b? nh? hình d?ng trong quá trình gia nhi?t;

② Hi?u ?ng b? nh? hai chi?u. Khi h?p kim tr? l?i tr?ng thái ? nhi?t ?? cao trong quá trình nung nóng, và tr? l?i hình d?ng ? nhi?t ?? th?p khi nhi?t ?? gi?m. B?i vì hi?u ?ng b? nh? hai chi?u ch? có th? ??t ???c th?ng qua quá trình “hu?n luy?n” thích h?p và s?c c?ng ? nhi?t ?? cao s? gi?m ?i ?áng k?, nên nó ít ???c ?ng d?ng th??ng m?i h?n. ??p xe b?ng l?c nhi?t là m?t lo?i ph??ng pháp “l(fā)uy?n t?p” ?? nh?n ra hi?u ?ng ghi nh? hình d?ng hai chi?u. Nó ??t ???c m?c ?ích "?ào t?o" b?ng cách ?i xe ??p gi?a austenit và các bi?n th? mactenxit c? th?;

Toàn b? quá trình hi?u ?ng b? nh?. Nó ?? c?p ??n tr?ng thái khi h?p kim ph?c h?i nhi?t ?? cao trong quá trình gia nhi?t. Khi nhi?t ?? gi?m xu?ng nhi?t ?? th?p, hình d?ng s? chuy?n sang hình d?ng ng??c l?i khi nó thay ??i thành nhi?t ?? cao.

Hi?u ?ng b? nh? hình d?ng là m?t s? bi?n ??i mactenxit pha r?n kh?ng khu?ch tán. Ngoài ra, còn có các quá trình bi?n ??i pha khác liên quan ??n b? nh? hình d?ng, ch?ng h?n nh? chuy?n ??i pha R, th??ng x?y ra trong quá trình chuy?n pha trung gian t? Austenit sang Mactenxit. Có ?? tr? nhi?t trong s? bi?n ??i ng??c l?i c?a mactenxit, là m?t ch? s? ?? ?o s? chênh l?ch nhi?t ?? gi?a nung nóng và làm l?nh (t?c là Δ t = af-ms). Tính ch?t ?? tr? nhi?t này r?t quan tr?ng và ?? tr? nhi?t c?a v?t li?u SMA c?n ???c xem xét c?n th?n trong quá trình ?ng d?ng c?ng ngh? m?c tiêu, ví d?, ??i v?i ?ng d?ng truy?n ??ng nhanh, ?? tr? nhi?t nh? h?n là c?n thi?t, trong khi ??i v?i k?t n?i ???ng ?ng, ?? tr? nhi?t l?n h?n là c?n thi?t ?? ??m b?o r?ng hình d?ng xác ??nh tr??c ???c duy trì trong m?t ph?m vi nhi?t ?? l?n h?n. Các tính ch?t c? ly (?? d?n nhi?t, h? s? gi?n n? nhi?t, ?i?n tr? su?t, m??un Young, v.v.) c?a m?t s? SMA tr??c và sau khi chuy?n pha c?ng khác nhau. C?u trúc pha Austenit t??ng ??i c?ng và có m? ?un Young cao h?n, trong khi c?u trúc mactenxit m?m h?n và d? u?n h?n, t?c là nó có th? d? dàng b? bi?n d?ng khi tác d?ng ngo?i l?c.

Gi?i thi?u v?t li?u h?p kim b? nh? hình d?ng

H?p kim b? nh? hình d?ng NiTi ?? ???c s? d?ng r?ng r?i trong các l?nh v?c y sinh nh? stent h?p kim, thi?t b? y t? xam l?n t?i thi?u, ph?u thu?t ch?nh hình, ph?u thu?t n?o và nha khoa do tính t??ng thích sinh h?c và tính ch?t c? h?c tuy?t v?i c?a nó.

Tuy nhiên, do nh?ng h?n ch? ho?c thi?u sót r? ràng c?a SMA, nh? chi phí s?n xu?t cao, bi?n d?ng có th? ph?c h?i và nhi?t ?? d?ch v? h?n ch?, các lo?i v?t li?u b? nh? hình d?ng khác ?ang ???c khám phá.

B? nh? h?p kim nhi?t ?? cao

Do yêu c?u cao h?n và cao h?n ??i v?i nhi?t ?? d?ch v? c?a h?p kim b? nh? hình d?ng nhi?t ?? cao, nhi?u nhà nghiên c?u ?? t?ng nhi?t ?? d?ch v? c?a h?p kim b? nh? hình d?ng b?ng cách thêm h?p kim nguyên t? th? ba trong h?p kim NiTi. Trong th?c t?, h?p kim b? nh? hình d?ng nhi?t ?? cao ???c ??nh ngh?a là h?p kim b? nh? hình d?ng có th? ???c s? d?ng trên 100oC, nh?ng do l?n

H?u h?t các h?p kim nh? hình d?ng ? nhi?t ?? cao cho th?y ?? d?o kém và kh? n?ng ch?u m?i ? nhi?t ?? phòng, do ?ó r?t khó gia c?ng và “l(fā)uy?n”, do ?ó chi phí ch? t?o chúng r?t ??t. H?p kim b? nh? hình d?ng s?t t?

So v?i h?p kim b? nh? hình d?ng ?i?u khi?n nhi?t ?? truy?n th?ng, h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? có bi?n d?ng ??u ra l?n h?n và t?n s? ?áp ?ng cao h?n. ?i?u này là do n?ng l??ng truy?n qua t? tr??ng trong quá trình ph?c v? và kh?ng b? ?nh h??ng b?i các ?i?u ki?n d?n nhi?t và t?n nhi?t c?a v?t li?u h?p kim. Hi?u ?ng b? nh? hình d?ng c?a nó là kích thích c?p song sinh th?ng qua t? tr??ng bên ngoài

S? ??nh h??ng l?i ?a thích trong s? các bi?n th? martensitic d?n ??n bi?n d?ng hình d?ng v? m? c?a h?p kim. H?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? kh?ng ch? có th? cung c?p s?c m?nh c? th? nh? h?p kim b? nh? truy?n th?ng, mà còn truy?n ? t?n s? cao h?n. Tuy nhiên, nói chung, h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? s? g?p ph?i các v?n ?? thi?t k? t??ng t? v?i h?p kim b? nh? truy?n th?ng trong quá trình ?ng d?ng. Ngoài ra, ?? c?ng c?a h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? r?t l?n và giòn, do ?ó nó ch? có th? ???c x? ly và v?n hành ? nhi?t ?? th?p. Do ?ó, r?t khó ?? ??nh hình và ??nh hình h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t?, và nó kh?ng phù h?p v?i m?i tr??ng nhi?t ?? cao và c??ng ?? cao hi?n nay. Do ?ó, v?n c?n nghiên c?u thêm v? h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? hi?n có ?? c?i thi?n h?n n?a hi?u su?t c?a v?t li?u.

h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t?

So v?i h?p kim b? nh? hình d?ng ?i?u khi?n nhi?t ?? truy?n th?ng, h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? có bi?n d?ng ??u ra l?n h?n và t?n s? ?áp ?ng cao h?n. ?i?u này là do n?ng l??ng truy?n qua t? tr??ng trong quá trình ph?c v? và kh?ng b? ?nh h??ng b?i các ?i?u ki?n d?n nhi?t và t?n nhi?t c?a v?t li?u h?p kim. Hi?u ?ng b? nh? hình d?ng c?a nó là ?? kích thích s? ??nh h??ng l?i ?a thích gi?a các bi?n th? martensite sinh ??i th?ng qua t? tr??ng bên ngoài S? bi?n d?ng hình d?ng v? m? c?a h?p kim x?y ra. H?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? kh?ng ch? có th? cung c?p s?c m?nh c? th? nh? h?p kim b? nh? truy?n th?ng, mà còn truy?n ? t?n s? cao h?n. Tuy nhiên, nói chung, h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? s? g?p ph?i các v?n ?? thi?t k? t??ng t? v?i h?p kim b? nh? truy?n th?ng trong quá trình ?ng d?ng. Ngoài ra, ?? c?ng c?a h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? r?t l?n và giòn, do ?ó nó ch? có th? ???c x? ly và v?n hành ? nhi?t ?? th?p. Do ?ó, r?t khó ?? ??nh hình và ??nh hình h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t?, và nó kh?ng phù h?p v?i m?i tr??ng nhi?t ?? cao và c??ng ?? cao hi?n nay. Do ?ó, v?n c?n nghiên c?u thêm v? h?p kim b? nh? hình d?ng s?t t? hi?n có ?? c?i thi?n h?n n?a hi?u su?t c?a v?t li?u.

Ch?t li?u màng nh? hình

Do ?ng d?ng c?a v?t li?u h?p kim b? nh? hình d?ng trong các h? th?ng c? h?c, ??c bi?t là trong các b? truy?n ??ng vi m?, màng h?p kim b? nh? hình d?ng ?? ???c nghiên c?u r?ng r?i. V?t li?u màng m?ng hình d?ng th??ng ???c s? d?ng làm màng m?ng ??c l?p ?? tr? thành b? truy?n ??ng vi m?. Trong s? phát tri?n nhanh chóng c?a MEMS, màng m?ng NiTi ?? tr? thành l?a ch?n ??u tiên ? c?p ?? vi m?

Thi?t b? truy?n ??ng, do hi?u su?t b? nh? hình d?ng tuy?t v?i và t?n s? cao, v?n có th? duy trì c?ng su?t ??u ra l?n. D? ki?n các trình ?i?u khi?n NiTi vi m? d?a trên phim NiTi phún x? s? chi?m m?t ph?n l?n trên th? tr??ng th??ng m?i, ??c bi?t là các thi?t b? vi m? y t? và các ?ng d?ng c?y ghép. Tuy nhiên, vi?c áp d?ng v?t li?u màng m?ng b? nh? hình d?ng trong m?t s? l?nh v?c có nhi?t ?? m?i tr??ng cao h?n 100oC b? h?n ch?, ch?ng h?n nh? ??ng c? ? t?, báo cháy và tua bin hàng kh?ng, vì v?y trong nh?ng n?m g?n ?ay, nghiên c?u v? v?t li?u màng m?ng hình d?ng b? nh? nhi?t ?? cao v?i nhi?t ?? thay ??i pha cao h?n 100oC ?? ???c t?ng lên.

Xu h??ng phát tri?n c?a h?p kim b? nh? hình d?ng

(1) ?? phát tri?n m?i ho?c c?i ti?n các v?t li?u b? nh? hình d?ng hi?n có, ví d?, ?? thêm các y?u t? h?p kim th? ba thích h?p vào h? th?ng h?p kim b? nh? hình d?ng, c?i thi?n chuy?n ??i martensitic c?a nó và ??t ???c s? ki?m soát t?t quá trình bi?n ??i c?a nó ? c?p ?? vi m?.

(2) H?p kim b? nh? hình d?ng v?i các ??c tính ch?c n?ng tuy?t v?i có th? ???c k?t h?p v?i các v?t li?u khác có ??c tính c?u trúc t?t ?? ?áp ?ng các yêu c?u c?a các ?ng d?ng tr??ng ??c bi?t.

(3) ?? ?áp ?ng nhu c?u ?ng d?ng th??ng m?i, chúng ta nên t?ng ?ng d?ng th??ng m?i và c?i ti?n ph??ng pháp chu?n b? cho s?n xu?t quy m? l?n.