Efect superelastic
Superelasticitatea , sau pseudoelasticitatea , se referă la capacitatea aliajelor cu memorie de formă de a -și recupera forma originală, chiar dacă a fost deformată anterior, prin aplicarea unui efort adecvat. Temperatura de la începutul transformării martensitice se numește Ms (start martensit), iar cea de la sfârșitul transformării se numește Mf (finisaj martensit ). În mod similar, pentru transformarea austenitică vom indica temperaturile de la începutul și sfârșitul transformării.În cele din urmă, este important (vom vedea motivul de mai jos) să indicăm din nou o temperatură care este temperatura maximă la care se află efectul memoriei de formă. observat.
Premisă: aliaje SMA
Aliajele cu memorie de formă (sau aliajele SMA), care prezintă un comportament superelastic într-un interval de temperaturi între Ms și Af, există în două structuri cristaline: austenitic ( cubic ), stabil la temperaturi ridicate, și martensitic ( monoclinic ), stabil la temperaturi scăzute. Celulele monoclinice ale fazei martensitice pot fi aranjate cu înclinații diferite: două celule adiacente pot fi orientate în aceeași direcție sau se pot oglindi reciproc (efectul vizual este cel al unui acordeon), în acest al doilea caz fața lor în comun este numită „margine înfrățită”. Transformarea de la una din cele două forme cristaline la cealaltă este o transformare militară, adică o transformare imediată care nu are loc prin difuzia atomilor, ci prin deplasarea marginilor înfrățite și poate fi indusă prin variația temperaturii sau prin aplicarea unei încărcare.
Când aliajul se află la o temperatură peste Af, aplicarea adecvată a unei sarcini poate induce transformarea din faza austenitică în faza martensitică, aceasta din urmă va fi metastabilă , deoarece se află la o temperatură peste temperatura sa de existență și, prin urmare, cât mai curând pe măsură ce sarcina este îndepărtată, își recuperează structura și forma inițială într-un mod elastic : aceasta este baza comportamentului superelastic și a memoriei de formă, de fapt, dacă cele două proprietăți sunt prezente într-un material, ele sunt întotdeauna prezente simultan, cel mult se manifestă în diferite intervale de temperatură.
Superelasticitate în aliajele SMA
Pentru a înțelege mai detaliat semnificația superelasticității, este util să o comparăm cu alte două clase de materiale: cele metalice tradiționale și cele inelastice . Metalele tradiționale prezintă o tendință liniară a curbei tensiune-deformare în domeniul elastic, din acest motiv este ușor să se determine modulul lor Young (panta curbei). În materialele neelastice (polimeri, fontă ...) dacă luăm întotdeauna în considerare doar ceea ce se întâmplă în câmpul elastic, observăm că legătura dintre tensiuni și deformări este neliniară și, de asemenea, deformările rezultate din aplicarea sarcinii nu sunt imediate, dar depind de timp și de viteza de aplicare a sarcinii: de aceea curba tensiune-deformare este diferită în fazele de încărcare și descărcare (în metalele tradiționale din gama elastică cele două curbe coincid).
Materialele superelastice (adică memoria de formă) diferă atât de metalele tradiționale, cât și de materialele inelastice: materialul superelastic revine la forma inițială după o deformare enormă, chiar de 10%; în plus, comportamentul materialelor superelastice este neliniar, cum ar fi materialele inelastice. Prin urmare, materialele superelastice se comportă aparent în gama elastică ca materialele inelastice, cu singura diferență că pot avea deformări elastice de până la 10%, valoare care pentru un material inelastic ar corespunde unei deformări în non-elastic, dar plastic gamă. În realitate, există o altă diferență: curba tensiune-deformare a materialelor superelastice nu depinde de timp și nici de viteza de aplicare a sarcinii, așa cum se întâmplă pentru materialele elastice.
Superelasticitatea permite deformarea considerabilă a materialului în domeniul elastic, evitând astfel toate problemele cauzate de deformările plastice, cum ar fi mișcarea dislocărilor , de fapt orice alt material deformat atât de considerabil ar suferi inevitabil o deformare plastică după deformarea elastică inițială și redusă .
Această deformare masivă, elastică și imediată este permisă de marginile geminate care, așa cum am menționat anterior, se mișcă în timpul aplicării sarcinii, chiar și la sarcini reduse, pentru a schimba orientarea celulelor monoclinice.
Aliaje SMA
Principalele aliaje de memorie de formă, adică care prezintă un comportament superelastic sunt:
- Nitinol , denumire comercială derivată din compoziția chimică a compusului intermetalic nichel-titan și denumirea laboratorului unde a fost descoperit (Laboratorul de ordonanță navală)
- Au-Cd , primul aliaj SMA care a fost descoperit
- Cu-Zn-Ni
- Cu-Al-Ni
