كيف يتم تصنيع قضيب النيتينول ذو الذاكرة الشكلية؟

تحضير المواد الخام وصهرها

مجموعة مختارة من النيكل والتيتانيوم عالي النقاء

تبدأ عملية تصنيع قضبان النيتينول بالاختيار الدقيق للمواد الخام. يعد النيكل والتيتانيوم عالي النقاء من المكونات الأساسية لإنشاء سبائك النيتينول ذات خصائص الذاكرة الشكلية المثالية. تؤثر نقاء هذه العناصر بشكل مباشر على أداء وموثوقية المنتج النهائي. عادةً ما يقوم المصنعون بتوريد النيكل والتيتانيوم من الدرجة الصيدلانية لضمان تلبية أعلى معايير الجودة.

التحكم الدقيق في التركيبة

تحقيق تأثير ذاكرة الشكل المطلوب في قضبان النيتينول ذات الذاكرة الشكلية تتطلب عملية الصهر التحكم الدقيق في تركيبة السبائك. وتعتبر نسبة النيكل إلى التيتانيوم بالغة الأهمية، حيث تتراوح عادةً من 54.5% إلى 57% من النيكل بالوزن. وحتى الانحرافات الطفيفة عن التركيب الأمثل يمكن أن تؤثر بشكل كبير على درجات حرارة تحويل السبائك وخصائصها الميكانيكية. ويتم استخدام تقنيات تحليلية متقدمة، مثل مطيافية الفلورسنت بالأشعة السينية، للتحقق من التركيب العنصري قبل الانتقال إلى مرحلة الصهر.

عملية إعادة الصهر بالقوس الفراغي (VAR)

تتم عملية صهر النيكل والتيتانيوم لتكوين النيتينول باستخدام عملية إعادة الصهر بالقوس الفراغي (VAR). تضمن هذه التقنية المتطورة إنتاج سبائك متجانسة عالية الجودة مع تقليل التلوث إلى أدنى حد. تتضمن عملية إعادة الصهر بالقوس الفراغي صهر المواد الخام في غرفة مفرغة باستخدام قوس كهربائي. ثم يتم تجميد السبائك المنصهرة ببطء في بوتقة نحاسية مبردة بالماء، مما ينتج عنه بنية دقيقة موحدة وتركيبة كيميائية متسقة في جميع أنحاء السبيكة.

معالجة السبائك وتشكيل الأشكال

العمل الساخن والتشكيل

بمجرد تصلب سبيكة النيتينول، تخضع لسلسلة من عمليات التشكيل الساخن لتفكيك بنيتها المصبوبة وتحسين خصائصها الميكانيكية. التشكيل الساخن هو تقنية شائعة تستخدم لإعادة تشكيل السبيكة إلى أشكال أكثر قابلية للإدارة، مثل الكتل أو القضبان. تتضمن هذه العملية تسخين السبيكة إلى درجات حرارة أعلى من نقطة إعادة التبلور (عادةً حوالي 800 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية) وتطبيق تشوه متحكم فيه من خلال مكابس هيدروليكية أو مطارق. يساعد التشكيل الساخن في تحسين بنية الحبوب وتعزيز اللدونة والقضاء على أي مسامية متبقية في المادة.

السحب البارد والتلدين المتوسط

لانتاج قضبان النيتينول ذات الذاكرة الشكلية مع أقطار محددة وخصائص ميكانيكية، تخضع المادة المعالجة بالحرارة للسحب البارد. تتضمن هذه العملية سحب النيتينول عبر سلسلة من القوالب الأصغر حجمًا بشكل تدريجي لتقليل مساحتها المقطعية وزيادة طولها. يضفي السحب البارد تصلبًا كبيرًا على المادة، مما يستلزم خطوات التلدين المتوسطة لاستعادة اللدونة ومنع التشقق. يتم التحكم في عملية التلدين بعناية للحفاظ على البنية الدقيقة المرغوبة وخصائص التحويل لسبائك النيتينول.

 التشكيل النهائي ومعالجة السطح

تتضمن المرحلة النهائية من تشكيل الشكل الطحن الدقيق أو الطحن بدون مركز لتحقيق قطر القضيب المطلوب واللمسة النهائية للسطح. هذه الخطوة ضرورية لضمان دقة الأبعاد وإزالة أي عيوب سطحية تظهر أثناء عملية الرسم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق معالجات سطحية مختلفة لتعزيز مقاومة التآكل والتوافق البيولوجي لقضبان النيتينول، وخاصة للتطبيقات الطبية. قد تشمل هذه المعالجات التلميع الكهربائي أو التخميد أو تطبيق الطلاء المتخصص لتحسين أداء القضيب في تطبيقه المقصود.

المعالجة الحرارية وطباعة الذاكرة الشكلية

ضبط درجة حرارة تشطيب الأوستينيت

واحدة من أهم الخطوات في التصنيع sقضبان نيتينول ذاكرة هابي إن عملية المعالجة الحرارية هي التي تحدد درجات حرارة تحويل السبائك وسلوك الذاكرة الشكلية. وتعتبر درجة حرارة تشطيب الأوستينيت (Af) مهمة بشكل خاص، حيث إنها تحدد درجة الحرارة التي تكتمل عندها المادة تحولها إلى مرحلة الأوستينيت وتستعيد شكلها المحدد مسبقًا. ويقوم المصنعون بضبط درجة حرارة تشطيب الأوستينيت بعناية من خلال بروتوكولات معالجة حرارية دقيقة، والتي تنطوي عادةً على تسخين قضبان النيتينول إلى درجات حرارة تتراوح بين 400 درجة مئوية و550 درجة مئوية لفترات زمنية محددة، تليها عملية تبريد سريعة.

تحديد الشكل وحفظه

ولإضفاء تأثير الذاكرة الشكلية المرغوب، تخضع قضبان النيتينول لعملية ضبط الشكل. وتتضمن هذه العملية تقييد القضيب بالشكل النهائي المرغوب باستخدام مثبتات أو قضبان وتعريضه لمعالجة حرارية عالية الحرارة، عادة ما تتراوح بين 450 درجة مئوية و550 درجة مئوية. ويمكن أن تتراوح مدة هذه المعالجة من بضع دقائق إلى عدة ساعات، اعتمادًا على تعقيد الشكل وتركيبة السبائك المحددة. وخلال هذه العملية، يتم إعادة تنظيم البنية البلورية للنيتينول، مما يؤدي فعليًا إلى "حفظ" الشكل الجديد. وعند التبريد، يحتفظ القضيب بهذا الشكل ويمكن تشويهه عند درجات حرارة أقل، فقط ليعود إلى شكله المحفوظ عند تسخينه فوق درجة حرارة تحوله.

تدريب الذاكرة على الأشكال المتعددة

قد تتطلب التطبيقات المتقدمة قضبان نيتينول ذات تأثيرات ذاكرة شكلية متعددة أو سلوكيات تحويل معقدة. في مثل هذه الحالات، يستخدم المصنعون تقنيات تدريب متطورة لبرمجة المادة ذات ذاكرة شكلية متعددة. تتضمن هذه العملية إخضاع قضيب نيتينول لسلسلة من الدورات الحرارية الميكانيكية، بالتناوب بين أشكال ودرجات حرارة مختلفة. من خلال التحكم الدقيق في معلمات الإجهاد والانفعال ودرجة الحرارة، من الممكن إنشاء قضبان نيتينول تظهر تأثيرات ذاكرة شكلية ثنائية الاتجاه أو تغييرات شكلية متسلسلة استجابة لظروف درجات الحرارة أو الإجهاد المتغيرة.

وفي الختام

تصنيع قضبان النيتينول ذات الذاكرة الشكلية إن عملية تصنيع قضبان الألمنيوم هي عملية معقدة تجمع بين الخبرة في علم المعادن وعلم المواد المتقدم. فمن اختيار المواد الخام إلى الطباعة على شكل ذاكرة نهائي، تتطلب كل خطوة الدقة والتحكم الدقيق لإنتاج قضبان ذات خصائص أداء مثالية. ومع استمرار تقدم الأبحاث في هذا المجال، يمكننا أن نتوقع تقنيات تصنيع وتطبيقات أكثر تطورًا لهذه المواد الرائعة. إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات حول هذا المنتج، يمكنك الاتصال بنا على: baojihanz-niti@hanztech.cn.