آلیاژهای حافظه دار (۳)
در مقاله ی گذشته، بحث به رفتار مختلف SMAها رسید و درمورد یک مورد از این رفتارها یعنی رفتار فوق الاستیک صحبت شد؛ در ادامه به بررسی موارد دیگر خواهیم پرداخت:
۲. رفتار حافظه شکلی (Shape memory effect)
این رفتار، مربوط به زمانی است که، SMA در دمایی کمتر از As تحت بارگذاری قرار بگیرد؛ در این دما، به دلیل پایدار بودن مارتنزیت، پس از باربرداری، تغییر فاز صورت نمی گیرد؛ همچنین کرنش پلاستیک در مارتنزیت ایجاد شده؛ که به هنگام باربرداری قابل بازگشت نیست. بنابراین، کرنش پسماند تولید شده، می تواند با اعمال دمای بالاتر از Af به طور کامل حذف شود.
از آن جا که این مواد شکل اولیه خود را به یاد داشته و می توانند پس از اعمال دما به شکل اولیه خود بازگردند، این خاصیت، رفتار حافظه شکلی SMEها یا شبه پلاستیک نام گرفته است. در شکل زیر، رفتار حافظه شکلی نشان داده شده است:
همان طور که در شکل بالا مشاهده می گردد، اگر در حین ایجاد اثر حافظه شکلی و در هنگام اعمال حرارت، به ماده اجازه تغییر شکل داده نشود، به عنوان مثال با مقید شدن SMA در بتن، در آن تنش ایجاد خواهد شد؛ از این تنش که به تنش بازگردانی موسوم است، می توان برای پیش تنیده کردن یک تیر بتنی استفاده کرد.
به عبارتی دیگر، رفتار حافظه شکلی SMAها، راهکاری است که، به کمک آن میتوان پس از بارگذاري، شاهد کرنش های پسماند کمتری در دیوارهاي برشی بتنی بود؛ درواقع، چنین رفتاری، این امکان را فرآهم آورده، که پس از باربرداري، با اعمال تنش و یا دما، کرنش های پسماند، حذف گردند؛ از این رو، از این خاصیت می توان جهت پیش فشرده کردن دیوارها استفاده نمود.
۳. میرایی مارتنزیتی (Martensitic damping)
این رفتار، مربوط به زمانی است که، SMA در حالت مارتنزیت، تحت تنشی بیشتر از تنش تسلیم قرار گیرد؛ در این حالت، به دلیل تغییر تدریجی جهت گیری گونه های مارتنزیت، ظرفیت استهلاک، انرژی زیادی از خود نشان می دهد.
خاصیت میرایی مارتنزیتی، در شکل زیر نشان داده شده است:
همان طور که در شکل مشاهده می گردد، در بارگذاری رفت و برگشتی، هیسترزیس بزرگی(وابستگی حالت ماده، به گذشته اش) تشکیل خواهد شد؛ که مساحت آن برابر انرژی تلف شده می باشد.
این خاصیت سبب شده است که، SMAها در کنترل غیر فعال سازه ها، جایگاه ویژه ای پیدا کند؛ درواقع، قابلیت استهلاک انرژی این مواد، میزان انرژی کل، بر روی اعضای اصلی سازه را، کاهش داده و ازطرفی، چون این مواد دارای مقاومت بسیار بالایی در مقابل خستگی هستند، می توانند پس از زلزله نیز مورد استفاده قرار گرفته و نیازی به تعویض آن ها نمی باشد.
کاربرد SMA ها
۱. یکی از اولین کاربردهای آلیاژهای حافظه دار در مقیاس انبوه استفاده در اتصالات لوله های هیدرولیک هواپیماهای جنگنده F14 بوده است؛ اما پزشکی اولین زمینه ای است که آلیاژهای حافظه دار در آن توسعه زیادی یافتند.
۲. آلیاژهای حافظه دار، به علت متناسب بودن دمای بدن برای عملکرد آن ها در ناحیه شبه الاستیک، در سال های اخير، به عنوان مواد نوين با قابليت های برتر، در پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند؛ ازجمله این کاربردها میتوان به:
سیم های هادی آنژیوپلاستی و گیره ها، ايمپلنت ها، استنت های NiTi خود انبساط و…اشاره نمود.
۳. در کاربردهاي غير پزشکي، SMAها بعنوان عملگرها، ميکروعملگرها، تجهيزات جذب و کنترل ارتعاشات به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.
۴. کابل های ساخته شـده از SMAها، میتوانند تغییر شــکل و شتاب پاسخ سازه ها را، به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
۵. در بارگذاری یکنواخت، با افزایش نسبت میلگردهای آلیاژ حافظه شکلی به میلگردهای فولادی، مقدار کرنش پسماند با توجه به ماهیت آلیاژهای حافظه شکلی کاهش مییابد، طوري که نمونه ای با ۱۰۰درصد SMA، کمترین کرنش پسماند را دارد.
