logo
شرکت حامی آلیاژ آسیا (فولاد حامیران)
02163511
02162846000
logo

آشنایی با آلیاژهای حافظه دار

آشنایی با آلیاژهای حافظه دار
فهرست مطالب

آلیاژهای حافظه دار ، دسته ای از مواد شگفت انگیز هستند که به دلیل قابلیت بازگشت به شکل اولیه خود پس از تغییر شکل تحت محرک های خاص، شناخته می شوند. این خاصیت منحصر به فرد، کاربرد های بسیار متنوعی را برای آنها در زمینه های مختلف ایجاد کرده است.کاربرد های آلیاژ های حافظه دار بسیار گسترده است و از صنایع پزشکی تا هوافضا را در بر می‌گیرد. با وجود مزایای فراوان، قیمت فولاد حافظه دار نسبت به فولاد های معمولی مانند فولاد فنر، بسیار بالاتر است. این اختلاف قیمت به دلیل پیچیدگی فرآیند تولید، مواد اولیه خاص و تحقیق و توسعه گسترده در این زمینه است.

آلیاژهای حافظه دار

نحوه عملکرد آلیاژهای حافظه دار

  1. ساختار بلوری: راز حافظه این آلیاژها در ساختار بلوری آنها نهفته است. آنها می توانند بین دو فاز مختلف ساختاری، آستنیت و مارتنزیت، جابجا شوند.
  2. فاز آستنیت: در دمای بالا، ساختار آستنیت پایدار است، نرم و شکل پذیر بوده و به راحتی تغییر شکل می دهد.
  3. فاز مارتنزیت: با سرد شدن، ساختار مارتنزیت شکل می گیرد که سخت و شکننده است و در برابر تغییر شکل مقاوم است.
  4. محرک: اعمال محرک هایی مانند گرما، میدان مغناطیسی یا تنش مکانیکی، می تواند این آلیاژها را بین فازهای آستنیت و مارتنزیت جابجا کند.
  5. حافظه شکل: هنگامی که محرک برداشته می شود، آلیاژ به شکل اولیه خود در فاز آستنیت باز می گردد. این خاصیت “حافظه شکل” نامیده می شود.

انواع آلیاژهای حافظه دار

همانطور که در بخش های قبلی اشاره شد، آلیاژهای حافظه دار بر اساس نوع عناصر تشکیل دهنده و خواصشان به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. در ادامه به برخی از رایج ترین انواع این آلیاژها می پردازیم:

آلیاژهای نیکل-تیتانیوم (NiTi)

معروف ترین و پرکاربردترین نوع آلیاژ حافظه دار، با نام تجاری نایتینول (Nitinol) شناخته می شود.

دارای خواص عالی مانند حافظه شکل، سوپرالاستیک، بی اثر بودن مغناطیسی، سازگاری زیستی و طول عمر بالا است.

کاربرد های گسترده ای در پزشکی، هوافضا، رباتیک، لوازم خانگی و صنایع مختلف دارد.

انواع آلیاژهای حافظه دار

آلیاژهای مس-آلومینیوم-نیکل

ارزان تر از نایتینول، اما با دمای عملکرد پایین تر.

شکل پذیری و قابلیت ماشینکاری بالایی دارند.

در ساخت ترموستات، شیرهای هیدرولیکی و برخی قطعات خودرو استفاده می شوند.

آلیاژهای مس-روی-آلومینیوم

شکل پذیری و قابلیت ماشینکاری بسیار بالا.

ارزان تر از سایر انواع آلیاژهای حافظه دار.

در ساخت حسگرها، محرک ها و برخی قطعات الکترونیکی استفاده می شوند.

آلیاژهای آهن-منگنز-گالیم

دارای دمای عملکرد پایین تر نسبت به نایتینول، اما با قابلیت فعال شدن توسط میدان مغناطیسی.

در ساخت میکروسیستم های MEMS و حسگرهای مغناطیسی استفاده می شوند.

کاربرد آلیاژهای حافظه دار

آلیاژهای طلا-تیتانیوم

بسیار مقاوم در برابر خوردگی و با دمای عملکرد بالا.

در کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی، مانند ایمپلنت ها و ارتودنسی، استفاده می شوند.

آلیاژهای کبالت-نیکل-گالیم

دارای حافظه شکل دوطرفه، به این معنی که می توانند بین دو شکل مختلف حافظه داشته باشند.

در ساخت دستگاه های محرک و ربات های نرم استفاده می شوند.

نکته: علاوه بر این موارد، انواع دیگری از آلیاژهای حافظه دار نیز با ترکیب عناصر مختلف و با خواص و کاربردهای خاص خود وجود دارند.

کاربرد آلیاژهای حافظه دار

  • پزشکی: در ساخت ایمپلنت های دندانی، ارتودنسی، ابزارهای جراحی، فیلترهای مغناطیسی و دریچه های عروقی کاربرد دارد.
  • خودرو: در ساخت سپرهای اتومبیل، ترموستات ها و شیرهای هیدرولیکی کاربرد دارد.
  • هوافضا: در ساخت قطعات هواپیما و فضاپیما به دلیل سبکی و استحکام بالا کاربرد دارد.
  • رباتیک: در ساخت مفصل های رباتیک و عضلات مصنوعی به دلیل دقت و انعطاف پذیری بالا کاربرد دارد.
  • لوازم خانگی: در ساخت عینک آفتابی، قاب های عینک و اتو بخار به دلیل حافظه شکل و تغییر شکل پذیری کاربرد دارد.

کاربردهای خاص آلیاژهای حافظه دار

  • ساخت اسباب بازی های هوشمند: از فلزات حافظه دار می توان برای ساخت اسباب بازی هایی استفاده کرد که می توانند شکل خود را تغییر دهند و با کودکان تعامل داشته باشند.
  • پوشاک هوشمند: از این آلیاژها می توان برای ساخت لباس هایی استفاده کرد که می توانند با توجه به دمای بدن یا شرایط محیطی، شکل خود را تغییر دهند.
  • حسگرهای هوشمند: از آلیاژهای حافظه دار می توان برای ساخت حسگرهایی استفاده کرد که می توانند تغییرات دما، فشار یا تنش را به طور دقیق حس کنند.
  • سیستم های امنیتی: از این آلیاژها می توان برای ساخت سیستم های امنیتی استفاده کرد که می توانند در صورت بروز خطر، شکل خود را تغییر داده و مانع از نفوذ شوند.

مزایای آلیاژهای حافظه دار

  • حافظه شکل: توانایی بازگشت به شکل اولیه
  • اثر سوپرالاستیک: قابلیت تحمل تغییر شکل های بزرگ بدون تغییر شکل دائمی و شکستن در برخی آلیاژها
  • بی اثر مغناطیسی: مقاوم در برابر میدان های مغناطیسی
  • سازگاری زیستی: قابلیت استفاده در بدن انسان
  • طول عمر بالا: مقاوم در برابر خستگی و خوردگی

معایب آلیاژهای حافظه دار

  • هزینه بالا: نسبت به فولاد و آلومینیوم گران تر هستند.
  • شکنندگی: در برخی آلیاژها، شکنندگی در فاز مارتنزیت وجود دارد.
  • هیسترزیس: تفاوت جزئی بین شکل اولیه و نهایی در چرخه های تغییر شکل

مزایای آلیاژهای حافظه دار

انتخاب نوع آلیاژ حافظه دار

انتخاب نوع آلیاژ حافظه دار مناسب برای یک کاربرد خاص به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

  • الزامات عملکردی
  • محدوده دمایی مورد نیاز
  • هزینه
  • شکل پذیری و قابلیت ماشینکاری
  • مقاومت در برابر خوردگی
  • سازگاری زیستی

نتیجه گیری 

آلیاژهای حافظه دار  دسته ای جذاب از مواد با خواص منحصر به فرد هستند که امکانات جدیدی را در صنایع مختلف باز کرده اند. توانایی آنها برای بازیابی شکل اصلی خود پس از تغییر شکل تحت محرک های خاص، آنها را در کاربرد های مختلف از دستگاه های زیست پزشکی گرفته تا اجزای هوافضا ضروری کرده است.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا