Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Superelastic )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Псевдоупругость , иногда называемая сверхупругостью , представляет собой упругую (обратимую) реакцию на приложенное напряжение , вызванное фазовым превращением между аустенитной и мартенситной фазами кристалла. Он представлен в сплавах с памятью формы .

Обзор [ править ]

Псевдоупругости от обратимого движения доменных границ в процессе фазового превращения, а не просто растяжение связи или введения дефектов в кристаллической решетке (таким образом , что это не так супер эластичности , а псевдо - эластичность). Даже если границы доменов становятся закрепленными, они могут быть обращены вспять посредством нагрева. Таким образом, псевдоупругий материал может вернуться к своей прежней форме (следовательно, к памяти формы ) после устранения даже относительно высоких приложенных деформаций. Один частный случай псевдоупругости называется соответствием Бейна. Это включает фазовое превращение аустенит / мартенсит между гранецентрированной кристаллической решеткой (ГЦК) и объемно-центрированной тетрагональной кристаллической структурой.(BCT). [1]

Сверхупругие сплавы относятся к большему семейству сплавов с памятью формы . При механическом нагружении сверхупругий сплав обратимо деформируется до очень высоких деформаций (до 10%) за счет создания фазы, вызванной напряжением . Когда нагрузка снимается, новая фаза становится нестабильной, и материал восстанавливает свою первоначальную форму. В отличие от сплавов с памятью формы, для восстановления исходной формы сплаву не требуется изменение температуры.

Сверхэластичные устройства обладают преимуществом их большой обратимой деформации и включают антенны , оправы для очков и биомедицинские стенты .

Никель-титан (нитинол) является примером сплава, обладающего сверхэластичностью.

Эффекты размера [ править ]

В последнее время появился интерес к обнаружению материалов, демонстрирующих сверхупругость в наномасштабе, для применения в МЭМС (микроэлектромеханических системах). О возможности управления мартенситным фазовым превращением уже сообщалось. [2] Но было обнаружено, что поведение сверхупругости имеет размерные эффекты в наномасштабе.

С качественной точки зрения сверхупругость - это обратимая деформация путем фазового превращения. Следовательно, он конкурирует с необратимой пластической деформацией движением дислокаций. На наномасштабе плотность дислокаций и возможные центры Франка – Рида значительно уменьшаются, поэтому предел текучести увеличивается с уменьшением размера. Таким образом, для материалов, демонстрирующих сверхэластичность в наномасштабе, было обнаружено, что они могут работать в длительном циклическом режиме с небольшим вредным изменением. [3] С другой стороны, критическое напряжение для возникновения мартенситного фазового превращения также увеличивается из-за уменьшения возможных мест зарождения.начать. Зарождение зародышей обычно начинается вблизи дислокации или дефектов поверхности. Но для наноразмерных материалов плотность дислокаций значительно снижается, и поверхность обычно атомарно гладкая. Следовательно, фазовое превращение наноразмерных материалов, демонстрирующих сверхупругость, обычно оказывается однородным, что приводит к гораздо более высоким критическим напряжениям. [4] В частности, для диоксида циркония, где он состоит из трех фаз, конкуренция между фазовым превращением и пластической деформацией оказалась зависимой от ориентации, [5]с указанием ориентационной зависимости энергии активации дислокации и зарождения. Следовательно, для наноразмерных материалов, подходящих для сверхупругости, необходимо исследовать оптимизированную ориентацию кристаллов и шероховатость поверхности для наиболее усиленного эффекта сверхупругости.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Bhadeshia, HKDH "Переписка Bain" (PDF) . Материаловедение и металлургия . Кембриджский университет.
  2. ^ Торстен Кренке; и другие. (2007). «Магнитная сверхупругость и обратный магнитокалорический эффект в Ni-Mn-In». Physical Review B . 75 (10): 104414. arXiv : 0704.1243 . DOI : 10.1103 / PhysRevB.75.104414 .
  3. ^ Дж. Сан-Хуан; и другие. (2014). «Долговременное сверхупругое циклирование в наномасштабе в микростолбиках из сплава Cu-Al-Ni с памятью формы». Письма по прикладной физике . AIP. 104 : 011901. дои : 10,1063 / 1,4860951 .
  4. ^ Дж. Сан-Хуан; и другие. (2013). «Сверхупругость и память формы в наномасштабе: влияние размера на мартенситное превращение». Журнал сплавов и соединений . Эльзевир. 577 : S25 – S29. DOI : 10.1016 / j.jallcom.2011.10.110 .
  5. ^ Нин Чжан; и другие. (2016). «Конкурирующие механизмы между дислокацией и фазовым превращением в пластической деформации монокристаллических стабилизированных оксидом иттрия тетрагональных наностолбиков диоксида циркония». Acta Materialia . 120 : 337–347. arXiv : 1607.03141 . DOI : 10.1016 / j.actamat.2016.08.075 .
  • Лян К., Роджерс Калифорния (1990). "Одномерные термомеханические определяющие соотношения для материалов с памятью формы". Журнал интеллектуальных материальных систем и структур . 1 (2): 207–234. DOI : 10.1177 / 1045389x9000100205 .
  • Миядзаки С., Оцука К., Судзуки Ю. (1981). «Трансформационная псевдоупругость и деформационное поведение в сплаве Ti-50.6at% Ni». Scripta Metallurgica . 15 (3): 287–292. DOI : 10.1016 / 0036-9748 (81) 90346-X .
  • Huo, Y .; Мюллер, И. (1993). «Неравновесная термодинамика псевдоупругости». Механика сплошной среды и термодинамика . ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 5 (3): 163–204. DOI : 10.1007 / bf01126524 . ISSN  0935-1175 .
  • Танака К., Кобаяси С., Сато Ю. (1986). «Термомеханика превращения псевдоупругости и эффекта памяти формы в сплавах». Международный журнал пластичности . 2 (1): 59–72. DOI : 10.1016 / 0749-6419 (86) 90016-1 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  • Камита, Тору; Мацудзаки, Юдзи (1998-08-01). «Одномерная псевдоупругая теория сплавов с памятью формы». Умные материалы и конструкции . IOP Publishing. 7 (4): 489–495. DOI : 10.1088 / 0964-1726 / 7/4/008 . ISSN  0964-1726 .
  • Ямада, Ю. (1992-09-01). «Теория псевдоупругости и эффекта памяти формы». Physical Review B . Американское физическое общество (APS). 46 (10): 5906–5911. DOI : 10.1103 / Physrevb.46.5906 . ISSN  0163-1829 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Учебный и учебный пакет DoITPoMS: "Сверхупругость и сплавы с памятью формы"