Титано-никелевый сплав с эффектом памяти формы
ART 86674
Автор:
А.
И. Зиганшина
А.
И. Зиганшина Библиографическое описание статьи для цитирования:
Зиганшина
А.
И. Титано-никелевый сплав с эффектом памяти формы // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
3191–3195. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86674.htm.
Аннотация. Материалы с памятью формы были открыты в конце 60-х гг. XX в. Уже через 10 лет появились статьи в научных журналах, описывающие возможности их применения. Лидером среди таких материалов является сплав на основе NiTi-нитинол. Процентное содержание титана — 45%, никеля — 55 %. Если деталь сложной формы подвергнуть нагреву до красного каления, то она «запомнит» эту форму.
Ключевые слова:
титаново-никелевый сплав, материалы с памятью формы, никелид титана, нитинол, мартенсит, аустенит, упругая деформация, термодинамическая устойчивость
Текст статьи
Зиганшина Айсылу Ильясовна,
Студент 3 курса,КГЭУ, г. КазаньAis94@mail.ru
Титаноникелевый сплав с эффектом памяти формы
Аннотация.Материалы с памятью формы были открыты в конце 60х г. 20го века. Уже через 10 лет появились статьи в научных журналах, описывающих возможности их применения. Лидером среди таких материалов является сплав на основе NiTi нитинол. Процентное содержание титана —45 %, никеля —55 %.Если деталь сложной формы подвергнуть нагреву до красного каления, то она«запомнит» эту формуКлючевые слова:Титановоникелевый сплав, материалы с памятью формы, никелид титана, нитинол, мартенсит, аустенит, упругая деформация, термодинамическая устойчивость.
Долгое время неупругую деформацию считали полностью необратимой. В начале 60х годов XX в. был открыт обширный класс металлических материалов, у которых элементарный акт неупругой деформации осуществляется за счет структурного превращения. Такие материалы обладают обратимостью неупругой деформации. Явление самопроизвольного восстановления формы –эффект памяти формы (ЭПФ) –может наблюдаться как в изотермических условиях, так и при температурных изменениях. Эффект памяти формы состоит в том, что образец, имеющий определенную форму в аустенитном состоянии при повышенной температуре, деформируют при более низкой температуре мартенситного превращения. После перегрева, сопровождающегося протеканием обратного превращения, исходная характерная форма восстанавливается. ЭПФ проявляется в сплавах, характеризующихся термоупругим мартенситным превращением, когерентностью решеток исходной аустенитной и мартенситной фаз, сравнительно небольшой величиной гистерезиса структурного превращения, а также малымиизменениями объема при превращениях.В этих условиях при деформации образуются когерентные с исходной структурой двойниковые мартенситные кристаллы, а при отогреве и обратном превращении эти мартенситные кристаллы исчезают и плавно переходят в решетку исходной фазы. Обратимое движение когерентных межфазных границ при обратном превращении приводит к восстановлению первоначальной формы.Схема влияния температуры на фазовый состав сплавов с обратимыми мартенситными превращениями приведена на рисунке 1.
Рис.1Схема влияния температуры на фазовый состав сплавов
При охлаждении материала из аустенитного состояния мартенсит начинает образовываться при некоторой температуре Мн. При дальнейшем охлаждении количество мартенситной фазы увеличивается, и полное превращение аустенита в мартенсит заканчивается при некоторой температуре Мк. Ниже этой температуры термодинамически устойчивой остается только мартенситная фаза.При нагреве превращение мартенсита в аустенит начинается при некоторой температуре Ани полностью заканчивается при температуре Ак. При полном термоциклировании получается гистерезисная петля. Ширина гистерезисной петли по температурной шкале Ак –Мнили Ан–Мк может быть различной для разных материалов:широкой или узкой (рисунок 1).Кроме этих температур обычно рассматривают еще три характеристических температуры: То–температура термодинамического равновесия; Мд–температура, ниже которой мартенсит может возникнуть не только вследствие понижения температуры, но и под действием механического напряжения; Ад–температура, выше которой аустенит может появиться не только под действием температуры, но и под действием механических напряжений. Расположение этих температур относительно петли гистерезиса оказывает влияние на поведение материала при термосиловом воздействии. В случае узкого гистерезиса температура Мдможет оказаться выше температуры конца аустенитного превращения Ак, а при широком гистерезисе –ниже этой температуры .Тогда для материала с узким гистерезисом наведенный механомартенсит, т. е. мартенсит, образованный под действием внешней нагрузки при температуре ниже Мд(но выше Ак), будет термодинамически неустойчивым и при разгрузке он должен исчезнуть. На рисунке 1превращение аустенит мартенсит условно обозначено вертикальными стрелками. В таких материалах наблюдается эффект так называемой сверхупругости, очевидно связанный с этими явлениями.В случае широкого гистерезиса наведенный механомартенсит будет термодинамически устойчивым и сохраняется при разгрузке. Деформации в этом случае исчезнут только после нагрева, т. е. после завершения превращения мартенсита в аустенит.Другим явлением, тесно связанным с эффектом памяти формы, является
сверхупругость—свойство материала, подвергнутогонагружениюдо напряжения, значительно превышающегопредел текучести, полностью восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки.Этот эффект можно проиллюстрировать следующим образом. Образец из сплава с ЭПФ при температуре выше Ак (в аустенитном состоянии) нагружается силойР (рис) и затем охлаждается. В интервале температур (МнМк)наблюдается интенсивное накопление деформации Ɛппв результате прямой мартенситной реакции. После снятия нагрузки деформация Ɛппсохраняется. При последующем нагревании деформированного образца в интервале температур деформация Ɛппустраняется, что является демонстрацией ЭПФ.Феноменологию ЭПФ можно проиллюстрировать следующим образом. Образец деформируют (например, растяжением) при температуре ниже Мд. При достижении напряжения образец деформируется пластически (участок АВ), и эту деформацию называют фазовой (Ɛф), так как она вызвана фазовыми превращениями «аустенит—мартенсит», или «мартенсит—мартенсит», или их комбинациями. В некоторых случаях фазовая пластическая деформация может протекать в несколько стадий, что определяется многостадийностью фазовых превращений (например, в Cu—Al—Ni).После разгрузки (участок ВС) фазовая деформация (Ɛф) сохраняется в образце. При нагреве образца в результате протекания обратного мартенситного превращения в интервале температур (Ан—Ак) фазовая деформация восстанавливается (участок СД). Это, собственно, и есть эффект памяти формы.
В случае, когда восстановленная деформация ƐпƐф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация Ɛост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.Одной из особенностей деформационносилового поведения материалов с ЭПФ является эффект генерации реактивных напряжений, физическая интерпретация которого приведена на рис. После деформирования (участокОАВ) образца с ЭПФ приТ»Мни разгрузки (ВС) в нем сохранится фазовая деформация. Если при последующем нагреве воспрепятствовать свободному восстановлению деформации (заневолить образец), то в нем возникнут внутренние напряжения, называемыереактивнымиsr(участокСD1). Значение максимальных
σmaxзависит от деформации начала противодействияƐпри жесткости противодействияК=tga, с увеличениемƐприКмаксимальные реактивные напряжения растут. Мартенситное превращение в сплавах на основе NiTiявляется атермическим процессом, скорость которого целиком определяется скоростью изменения температуры вблизи термодинамического равновесия фаз. Поэтому все специфические механические эффекты в NiTi, сопровождающие мартенситное превращение, такие как память формы, пластичность превращения, могут быть реализованы за очень малые времена при соответствующих режимах нагрева и охлаждения. В быстродействующих устройствах для ускорения обменом теплом с теплоагентом (жидким или газообразным) используют тонкомерную ленту, проволоку и трубы с микронными линейными размерами в сечении. В этом случае большое значение приобретает состояние свободной поверхности сплава. Поскольку даже небольшие вариации состава приводят к изменению температурной кинетики и полноты превращения, то сегрегация элементов и окисление поверхности существенно изменяют и специальные свойства материала. Особую важность указанное обстоятельство приобретает вследствие необходимости предварительной термической или термомеханической обработки материала.Из большого числа сплавов с ЭПФ наиболее перспективными для практического применения являются сплавы Ti –Ni эквиатомного состава (примерно 50 : 50 % ), обычно называемые никелидом титана или нитинолом. Реже используют более дешевые сплавы на основе меди Сu –А1 –Ni и Сu –Al –Zn.варьируя соотношение титана и никеля, можно существенно менять температуры фазовых переходов и влиять на ширину гистерезиса фазовой диаграммы. В разных сплавах с ЭПФ интервал температур фазовых переходов может находиться в пределах от 4,2 до 1300 К.Никелид титана в жидком состоянии легко поглощает газы и взаимодействует со многими веществами. Поэтому его выплавка производится в вакууме или атмосфере чистого инертного газа. Плавкапроисходит ввакуумногарнисажной печиили вэлектродуговой печисрасходуемым электродомвзащитной атмосфере(гелийилиаргон).Шихтойв обоих случаях служитйодидный титанилититановая губка, спрессованная вбрикеты, иникельмарки Н0 или Н1.Для получения равномерногохимического составапосечениюи высотеслиткарекомендуется двойной или тройной переплав.При выплавке в дуговой печи рекомендуетсясила тока1,2 кА,напряжение40 В, давление гелия 53 МПа.Оптимальный режим остывания слитков с целью предотвращениярастрескивания—охлаждение с печью(не больше 10˚ в секунду).Удалениеповерхностных дефектов—обдирканаждачным кругом. Для более полного выравнивая химического состава по объёму слитка проводятгомогенизациюпри температуре 950—1000˚C в инертной атмосфере.Помимо никелида титана ЭПФ обнаружен во многих сплавах. Однако, как показали исследования, практическое применение, кроме никелида титана, имеют только сплавы на основе меди, такие как тройные сплавы Cu –Al –Ni и Cu –Zn –Al. Эти сплавы привлекли внимание в связи с резким расширением сферы применения сплавов с ЭПФ и необходимостью обеспечения экономичности их производства. Стоимость сплавов на основе меди по данным японских фирм составляет не более 10 % от стоимости никелида титана.Нитинол используется в устройствах противопожарной защиты, применяется для герметизации стыков летательных аппаратов, подводных лодок и предотвращения утечки радиации на атомных электростанциях. Соединения труб, изготовленных из сплавов с эффектом памяти формы могут выдерживать давление в сотни атмосфер. Для космической промышленностина основе нитинола разработаны «самораскрывающиеся» компактные антенны. В медицинской промышленностииз нитинола изготавливаютразличные специализированные инструменты и изделия сосудистые эндопротезы и фильтры, стенты, клапаны, окклюдеры, костные и дентальные имплантаты,брекеты, папиллотомы,устройства для создания анастомоза, сетки для герниопластики, ранорасширители, клипсы, зажимы и другие изделия.
Имплантаты из титанового сплава тоже содержат никель. Но тяжелый титан надежно удерживает его внутри, не позволяя воздействовать на человеческий организм. Титановому протезу тазобедренного сустава нужно успешно противостоять не только химической коррозии, но и износу. Постоянно год за годом трение между титановой головкой и пластиковым вкладышем должно быть безупречным. Иначе мельчайшая пыль, продукт износа может распространиться по всему организму. И этотолько одна из бед, ведь и сам механизм в какойто момент выйти из строя. В деле остеосинтезе, то есть соединения костных обломках или просто частей человеческого скелета нитинол не заменим. При операциях, которые проводятся на сосуды сердца, необходимопроводить стернотемию( то есть разрезают грудину), для того чтобы получить доступ к сосудам сердца. А потом ее надо закрыть и обеспечить условия для хорошего остеосинтеза. Для этого используются фиксаторы из никилида титана, которые перед операцией в холодном состоянии их расширяют, затем устанавливают на грудину и при нагреве до температуры тела они вспоминают свой маленький исходный размер и плотно с определенной компрессией сжимают фрагменты костей.Мартенситное превращение в сплавах на основе NiTi является атермическимпроцессом, скорость которого целиком определяется скоростью изменениятемпературы вблизи термодинамического равновесия фаз. Поэтому всеспецифические механические эффекты в NiTi, сопровождающие мартенситноепревращение, такие как память формы, пластичность превращения, могут бытьреализованы за очень малые времена при соответствующих режимах нагрева иохлаждения. В быстродействующих устройствах для ускорения обменом теплом степлоагентом (жидким или газообразным) используют тонкомерную ленту,проволоку и трубы с микронными линейными размерами в сечении. В этом случаебольшое значение приобретает состояние свободной поверхности сплава.Поскольку даже небольшие вариации состава приводят к изменению температурнойкинетики и полноты превращения, то сегрегация элементов и окислениеповерхности существенно изменяют и специальные свойства материала. Особуюважность указанное обстоятельство приобретает вследствие необходимостипредварительной термической или термомеханической обработки материала.Исследования показали склонность никелида титана на свободной поверхности притермических воздействиях. В атмосфере, содержащей кислород, сплав окисляется собразованием оксидного слоя, содержащего в основном оксид TiO2.Можно полагать, что поскольку титан химически весьма активен то вбескислородной среде атомы титана будут образовывать соединения с любымнеинертным газом, например в атмосфере азота –нитриды. Избежать образованияоксидов по границам зерен и на поверхности можно лишь при термообработкахобразцов в вакууме либо в инертной среде [1].
Ссылки на источники1. С.П.Беляев и др./ Письма в ЖТФ том 25 №13 (1999) 8994. 2. В.Э. Гюнтер и др./ Письма в ЖТФ том 26 №1 (2000) 7176.3. В.А. Плотников./ Письма в ЖТФ том 24 №1 (1998) 3138.4.Сверхэлластичные сплавы с эффектом памяти формы в науке, технике и медицине. Справочнобиблиографические издание./ С.А Муслов, В.А. Андреев, А.Б. Бондарев, П.Ю. Сухочев. М., Издательский дом «Фолиум». 2010. 456 с.
Студент 3 курса,КГЭУ, г. КазаньAis94@mail.ru
Титаноникелевый сплав с эффектом памяти формы
Аннотация.Материалы с памятью формы были открыты в конце 60х г. 20го века. Уже через 10 лет появились статьи в научных журналах, описывающих возможности их применения. Лидером среди таких материалов является сплав на основе NiTi нитинол. Процентное содержание титана —45 %, никеля —55 %.Если деталь сложной формы подвергнуть нагреву до красного каления, то она«запомнит» эту формуКлючевые слова:Титановоникелевый сплав, материалы с памятью формы, никелид титана, нитинол, мартенсит, аустенит, упругая деформация, термодинамическая устойчивость.
Долгое время неупругую деформацию считали полностью необратимой. В начале 60х годов XX в. был открыт обширный класс металлических материалов, у которых элементарный акт неупругой деформации осуществляется за счет структурного превращения. Такие материалы обладают обратимостью неупругой деформации. Явление самопроизвольного восстановления формы –эффект памяти формы (ЭПФ) –может наблюдаться как в изотермических условиях, так и при температурных изменениях. Эффект памяти формы состоит в том, что образец, имеющий определенную форму в аустенитном состоянии при повышенной температуре, деформируют при более низкой температуре мартенситного превращения. После перегрева, сопровождающегося протеканием обратного превращения, исходная характерная форма восстанавливается. ЭПФ проявляется в сплавах, характеризующихся термоупругим мартенситным превращением, когерентностью решеток исходной аустенитной и мартенситной фаз, сравнительно небольшой величиной гистерезиса структурного превращения, а также малымиизменениями объема при превращениях.В этих условиях при деформации образуются когерентные с исходной структурой двойниковые мартенситные кристаллы, а при отогреве и обратном превращении эти мартенситные кристаллы исчезают и плавно переходят в решетку исходной фазы. Обратимое движение когерентных межфазных границ при обратном превращении приводит к восстановлению первоначальной формы.Схема влияния температуры на фазовый состав сплавов с обратимыми мартенситными превращениями приведена на рисунке 1.
Рис.1Схема влияния температуры на фазовый состав сплавов
При охлаждении материала из аустенитного состояния мартенсит начинает образовываться при некоторой температуре Мн. При дальнейшем охлаждении количество мартенситной фазы увеличивается, и полное превращение аустенита в мартенсит заканчивается при некоторой температуре Мк. Ниже этой температуры термодинамически устойчивой остается только мартенситная фаза.При нагреве превращение мартенсита в аустенит начинается при некоторой температуре Ани полностью заканчивается при температуре Ак. При полном термоциклировании получается гистерезисная петля. Ширина гистерезисной петли по температурной шкале Ак –Мнили Ан–Мк может быть различной для разных материалов:широкой или узкой (рисунок 1).Кроме этих температур обычно рассматривают еще три характеристических температуры: То–температура термодинамического равновесия; Мд–температура, ниже которой мартенсит может возникнуть не только вследствие понижения температуры, но и под действием механического напряжения; Ад–температура, выше которой аустенит может появиться не только под действием температуры, но и под действием механических напряжений. Расположение этих температур относительно петли гистерезиса оказывает влияние на поведение материала при термосиловом воздействии. В случае узкого гистерезиса температура Мдможет оказаться выше температуры конца аустенитного превращения Ак, а при широком гистерезисе –ниже этой температуры .Тогда для материала с узким гистерезисом наведенный механомартенсит, т. е. мартенсит, образованный под действием внешней нагрузки при температуре ниже Мд(но выше Ак), будет термодинамически неустойчивым и при разгрузке он должен исчезнуть. На рисунке 1превращение аустенит мартенсит условно обозначено вертикальными стрелками. В таких материалах наблюдается эффект так называемой сверхупругости, очевидно связанный с этими явлениями.В случае широкого гистерезиса наведенный механомартенсит будет термодинамически устойчивым и сохраняется при разгрузке. Деформации в этом случае исчезнут только после нагрева, т. е. после завершения превращения мартенсита в аустенит.Другим явлением, тесно связанным с эффектом памяти формы, является
сверхупругость—свойство материала, подвергнутогонагружениюдо напряжения, значительно превышающегопредел текучести, полностью восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки.Этот эффект можно проиллюстрировать следующим образом. Образец из сплава с ЭПФ при температуре выше Ак (в аустенитном состоянии) нагружается силойР (рис) и затем охлаждается. В интервале температур (МнМк)наблюдается интенсивное накопление деформации Ɛппв результате прямой мартенситной реакции. После снятия нагрузки деформация Ɛппсохраняется. При последующем нагревании деформированного образца в интервале температур деформация Ɛппустраняется, что является демонстрацией ЭПФ.Феноменологию ЭПФ можно проиллюстрировать следующим образом. Образец деформируют (например, растяжением) при температуре ниже Мд. При достижении напряжения образец деформируется пластически (участок АВ), и эту деформацию называют фазовой (Ɛф), так как она вызвана фазовыми превращениями «аустенит—мартенсит», или «мартенсит—мартенсит», или их комбинациями. В некоторых случаях фазовая пластическая деформация может протекать в несколько стадий, что определяется многостадийностью фазовых превращений (например, в Cu—Al—Ni).После разгрузки (участок ВС) фазовая деформация (Ɛф) сохраняется в образце. При нагреве образца в результате протекания обратного мартенситного превращения в интервале температур (Ан—Ак) фазовая деформация восстанавливается (участок СД). Это, собственно, и есть эффект памяти формы.
В случае, когда восстановленная деформация ƐпƐф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация Ɛост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.Одной из особенностей деформационносилового поведения материалов с ЭПФ является эффект генерации реактивных напряжений, физическая интерпретация которого приведена на рис. После деформирования (участокОАВ) образца с ЭПФ приТ»Мни разгрузки (ВС) в нем сохранится фазовая деформация. Если при последующем нагреве воспрепятствовать свободному восстановлению деформации (заневолить образец), то в нем возникнут внутренние напряжения, называемыереактивнымиsr(участокСD1). Значение максимальных
σmaxзависит от деформации начала противодействияƐпри жесткости противодействияК=tga, с увеличениемƐприКмаксимальные реактивные напряжения растут. Мартенситное превращение в сплавах на основе NiTiявляется атермическим процессом, скорость которого целиком определяется скоростью изменения температуры вблизи термодинамического равновесия фаз. Поэтому все специфические механические эффекты в NiTi, сопровождающие мартенситное превращение, такие как память формы, пластичность превращения, могут быть реализованы за очень малые времена при соответствующих режимах нагрева и охлаждения. В быстродействующих устройствах для ускорения обменом теплом с теплоагентом (жидким или газообразным) используют тонкомерную ленту, проволоку и трубы с микронными линейными размерами в сечении. В этом случае большое значение приобретает состояние свободной поверхности сплава. Поскольку даже небольшие вариации состава приводят к изменению температурной кинетики и полноты превращения, то сегрегация элементов и окисление поверхности существенно изменяют и специальные свойства материала. Особую важность указанное обстоятельство приобретает вследствие необходимости предварительной термической или термомеханической обработки материала.Из большого числа сплавов с ЭПФ наиболее перспективными для практического применения являются сплавы Ti –Ni эквиатомного состава (примерно 50 : 50 % ), обычно называемые никелидом титана или нитинолом. Реже используют более дешевые сплавы на основе меди Сu –А1 –Ni и Сu –Al –Zn.варьируя соотношение титана и никеля, можно существенно менять температуры фазовых переходов и влиять на ширину гистерезиса фазовой диаграммы. В разных сплавах с ЭПФ интервал температур фазовых переходов может находиться в пределах от 4,2 до 1300 К.Никелид титана в жидком состоянии легко поглощает газы и взаимодействует со многими веществами. Поэтому его выплавка производится в вакууме или атмосфере чистого инертного газа. Плавкапроисходит ввакуумногарнисажной печиили вэлектродуговой печисрасходуемым электродомвзащитной атмосфере(гелийилиаргон).Шихтойв обоих случаях служитйодидный титанилититановая губка, спрессованная вбрикеты, иникельмарки Н0 или Н1.Для получения равномерногохимического составапосечениюи высотеслиткарекомендуется двойной или тройной переплав.При выплавке в дуговой печи рекомендуетсясила тока1,2 кА,напряжение40 В, давление гелия 53 МПа.Оптимальный режим остывания слитков с целью предотвращениярастрескивания—охлаждение с печью(не больше 10˚ в секунду).Удалениеповерхностных дефектов—обдирканаждачным кругом. Для более полного выравнивая химического состава по объёму слитка проводятгомогенизациюпри температуре 950—1000˚C в инертной атмосфере.Помимо никелида титана ЭПФ обнаружен во многих сплавах. Однако, как показали исследования, практическое применение, кроме никелида титана, имеют только сплавы на основе меди, такие как тройные сплавы Cu –Al –Ni и Cu –Zn –Al. Эти сплавы привлекли внимание в связи с резким расширением сферы применения сплавов с ЭПФ и необходимостью обеспечения экономичности их производства. Стоимость сплавов на основе меди по данным японских фирм составляет не более 10 % от стоимости никелида титана.Нитинол используется в устройствах противопожарной защиты, применяется для герметизации стыков летательных аппаратов, подводных лодок и предотвращения утечки радиации на атомных электростанциях. Соединения труб, изготовленных из сплавов с эффектом памяти формы могут выдерживать давление в сотни атмосфер. Для космической промышленностина основе нитинола разработаны «самораскрывающиеся» компактные антенны. В медицинской промышленностииз нитинола изготавливаютразличные специализированные инструменты и изделия сосудистые эндопротезы и фильтры, стенты, клапаны, окклюдеры, костные и дентальные имплантаты,брекеты, папиллотомы,устройства для создания анастомоза, сетки для герниопластики, ранорасширители, клипсы, зажимы и другие изделия.
Имплантаты из титанового сплава тоже содержат никель. Но тяжелый титан надежно удерживает его внутри, не позволяя воздействовать на человеческий организм. Титановому протезу тазобедренного сустава нужно успешно противостоять не только химической коррозии, но и износу. Постоянно год за годом трение между титановой головкой и пластиковым вкладышем должно быть безупречным. Иначе мельчайшая пыль, продукт износа может распространиться по всему организму. И этотолько одна из бед, ведь и сам механизм в какойто момент выйти из строя. В деле остеосинтезе, то есть соединения костных обломках или просто частей человеческого скелета нитинол не заменим. При операциях, которые проводятся на сосуды сердца, необходимопроводить стернотемию( то есть разрезают грудину), для того чтобы получить доступ к сосудам сердца. А потом ее надо закрыть и обеспечить условия для хорошего остеосинтеза. Для этого используются фиксаторы из никилида титана, которые перед операцией в холодном состоянии их расширяют, затем устанавливают на грудину и при нагреве до температуры тела они вспоминают свой маленький исходный размер и плотно с определенной компрессией сжимают фрагменты костей.Мартенситное превращение в сплавах на основе NiTi является атермическимпроцессом, скорость которого целиком определяется скоростью изменениятемпературы вблизи термодинамического равновесия фаз. Поэтому всеспецифические механические эффекты в NiTi, сопровождающие мартенситноепревращение, такие как память формы, пластичность превращения, могут бытьреализованы за очень малые времена при соответствующих режимах нагрева иохлаждения. В быстродействующих устройствах для ускорения обменом теплом степлоагентом (жидким или газообразным) используют тонкомерную ленту,проволоку и трубы с микронными линейными размерами в сечении. В этом случаебольшое значение приобретает состояние свободной поверхности сплава.Поскольку даже небольшие вариации состава приводят к изменению температурнойкинетики и полноты превращения, то сегрегация элементов и окислениеповерхности существенно изменяют и специальные свойства материала. Особуюважность указанное обстоятельство приобретает вследствие необходимостипредварительной термической или термомеханической обработки материала.Исследования показали склонность никелида титана на свободной поверхности притермических воздействиях. В атмосфере, содержащей кислород, сплав окисляется собразованием оксидного слоя, содержащего в основном оксид TiO2.Можно полагать, что поскольку титан химически весьма активен то вбескислородной среде атомы титана будут образовывать соединения с любымнеинертным газом, например в атмосфере азота –нитриды. Избежать образованияоксидов по границам зерен и на поверхности можно лишь при термообработкахобразцов в вакууме либо в инертной среде [1].
Ссылки на источники1. С.П.Беляев и др./ Письма в ЖТФ том 25 №13 (1999) 8994. 2. В.Э. Гюнтер и др./ Письма в ЖТФ том 26 №1 (2000) 7176.3. В.А. Плотников./ Письма в ЖТФ том 24 №1 (1998) 3138.4.Сверхэлластичные сплавы с эффектом памяти формы в науке, технике и медицине. Справочнобиблиографические издание./ С.А Муслов, В.А. Андреев, А.Б. Бондарев, П.Ю. Сухочев. М., Издательский дом «Фолиум». 2010. 456 с.
