Проволока нитинол, цвет темный, диаметр 0,4 мм, Ак=30- 35°С, (1 дм)

Сплавы с эффектом памяти формы

Советские металлурги Г.В.Курдюмов и Л.Г.Хандорсон в 1948 г. предложили сплав, наделенный способностью после значительных пластических деформаций восстанавливать первоначальную форму при нагреве до определенной температуры. В 1980 г. это изобретение было признано открытием и стало известно как эффект Курдюмова (эффект восстановления заданной конфигурации или эффект памяти формы).

Описываемый эффект практически воспроизводится следующим образом. Предварительно заготовке из такого сплава, например, проволоке, придают требуемую форму. Затем ее нагревают и охлаждают. После чего ее выпрямляют. При последующем нагреве проволока обязательно примет свою первоначальную конфигурацию.

Механизм этого явления до конца не ясен. Мартенситные реакции обратимы. При нагреве образца они идут в одну сторону, при охлаждении в обратную. Происходящее при мартенситных превращениях физические процессы столь сложны, что специалисты говорят о «генетических свойствах кристаллов». Несмотря на неполную ясность физического механизма этого явления, оно входит в нашу практическую жизнь.

В 1958 г. впервые был получен сплав с эффектом памяти формы — нитинол. Нитинол — это сплав никеля и титана. Он достаточно сложен в производстве. Для достижения требуемой переходной температуры соотношение никеля и титана в сплаве должно выдерживаться с высокой точностью. У этого сплава фазовые переходы идут выше комнатной температуры, но ниже точки кипения воды. Если же никелид титана легировать железом, то диапазон температур простирается в интервале от комнатной до температуры кипения жидкого азота. Необходимая чистота производства обеспечивается за счет применения вакуумных печей и сложного вспомогательного оборудования. Поэтому широкое применение нитинола лимитируется его высокой стоимостью, а иногда и инертностью нашего мышления. Но поиски путей снижения стоимости производства нитинола продолжаются. И некоторые фирмы, например «Спешл металс корпорейшн» (США), намерены приступить к промышленному производству нитинола с приемлемой коммерческой стоимостью...

Наиболее распространенные области применения нитинола сегодня

Кроме движителя, построенного в конце XX века американцем Бэнксом , других, реально воплощенных в металле «промышленных движителей» на основе нитинолового привода в мировой прессе не отмечено. Специалистам известно достаточно ссылок (более 1000 по разным источникам) о патентовании различных моделей нитиноловых актуаторов и движителей, но данные изобретения не двинулись дальше патентных заявок.

Робототехника шагнула чуть дальше, используя микронные нитиноловые нити в качестве электронных мускулов. Чаще всего, как всегда, удивляют японцы. При пропускании через нитиноловую нить слабых токов, «мускулы» развивают усилия, в сотни раз превышающие человеческие.

В качестве вспомогательных приложений нитинол используются в целом ряде устройств, конструкции которых предполагают перемещения, вызываемые теплом. Так, например, 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, с соответствующими размерами стенок и муфтой с толщиной тела лишь 2 мм могут выдерживать высокое давление (в пределах сотни атмосфер).

Не отстает от процесса и космическая промышленность. Здесь разработаны «самораскрывающиеся» компактные антенны, изначально, на земле, плотно упакованные для удобства транспортировки в открытый космос.

Широкое применение нитинол получил и в медицинской промышленности. Сегодня во всем мире стали хорошо известны бреккет-системы, применяемые для выравнивания измененного прикуса в стоматологии. Разработаны уникальные стенты для сосудистой хирургии, способные выдерживать от 10 до 20 миллионов циклов «сжатия-расширения» согласно утвержденному регламенту американской FDA и различные ортопедические приспособления, с дозированной корригирующей нагрузкой на область пораженной костной ткани.