Никель-титан
Никель-титан , также известный как нитинол , представляет собой металлический сплав никеля и титана , в котором два элемента присутствуют примерно в равных атомных процентах. Различные сплавы названы в соответствии с массовым процентным содержанием никеля; например, нитинол 55 и нитинол 60 . Он проявляет эффект памяти формы и сверхэластичность при различных температурах.
Сплавы нитинола обладают двумя тесно связанными и уникальными свойствами: эффектом памяти формы и сверхэластичностью (также называемой псевдоупругостью ). Память формы – это способность нитинола подвергаться деформации .при одной температуре оставаться в своей деформированной форме при снятии внешней силы, затем восстанавливать свою первоначальную недеформированную форму при нагревании выше его «температуры превращения». Сверхупругость — это способность металла претерпевать большие деформации и сразу же возвращаться к своей недеформированной форме при снятии внешней нагрузки. Нитинол может деформироваться в 10–30 раз сильнее, чем обычные металлы, и возвращаться к своей первоначальной форме. Ведет ли нитинол эффект памяти формы или сверхэластичность, зависит от того, находится ли он выше температуры превращения конкретного сплава. Ниже температуры превращения он проявляет эффект памяти формы, а выше этой температуры ведет себя сверхэластично.
Слово «нитинол» происходит от его состава и места его открытия : ( лаборатория никелевого титана - натриевого оружия ) . Уильям Дж. Бюлер [1] вместе с Фредериком Вангом [ 2] открыл его свойства во время исследований в Военно- морской артиллерийской лаборатории в 1959 году . [3] [4] Бюлер пытался сделать лучший носовой обтекатель ракеты, который мог бы противостоять усталости , тепло и сила удара . Обнаружив, что сплав 1:1никеля и титана мог справиться с этой задачей, в 1961 году он представил образец на собрании руководства лаборатории. Образец, сложенный гармошкой , передавался и сгибался участниками. Один из них поднес к образцу тепло от зажигалки, и ко всеобщему удивлению полоска в форме гармошки сжалась и приняла прежнюю форму. [5]
Хотя потенциальные возможности применения нитинола были реализованы сразу же, практические усилия по коммерциализации сплава были предприняты только десятилетие спустя. Эта задержка была в значительной степени из-за чрезвычайной сложности плавки, обработки и механической обработки сплава. Даже эти усилия столкнулись с финансовыми трудностями, которые не удалось легко преодолеть до 1980-х годов, когда эти практические трудности, наконец, начали решаться.
Открытие эффекта памяти формы в целом относится к 1932 г., когда шведский химик Арне Эландер [6] впервые наблюдал это свойство в сплавах золото-кадмий. Тот же эффект наблюдался в Cu-Zn ( латунь ) в начале 1950-х годов. [7]
Необычные свойства нитинола обусловлены обратимым твердофазным превращением, известным как мартенситное превращение , между двумя разными фазами мартенситного кристалла, требующим механического напряжения 10 000–20 000 фунтов на квадратный дюйм (69–138 МПа).
