في أي المجالات يتم تطبيق خصائص الذاكرة الشكلية لنوابض التيتانيوم والنيكل؟

خصائص ذاكرة الشكل نوابض من التيتانيوم والنيكل وقد تم تطبيقها في العديد من المجالات.

في الطب، يتم استخدامه لصنع دعامات الأوعية الدموية. يمكن ضغط الدعامة إلى حجم صغير في درجات حرارة منخفضة لسهولة زراعتها من خلال قسطرة في موقع الآفات الوعائية. عند الوصول، يمكن استعادة الدعامة إلى شكلها التصميمي الأصلي تحت تأثير درجة حرارة جسم الإنسان (قريبة من درجة حرارة انتقالها)، ويمكن تمديد الأوعية الدموية مفتوحة لضمان الدورة الدموية السلسة. في تقويم الأسنان، يستخدم سلك الأسنان المصنوع من النيكل والتيتانيوم خصائص ذاكرة الشكل لممارسة القوة التصحيحية المناسبة باستمرار على السن عند درجة حرارة الفم المحيطة، مما يساعد السن على التحرك إلى الوضع الصحيح.

في مجال الفضاء، تُستخدم نوابض النيكل والتيتانيوم في تصنيع بعض المكونات الهيكلية الفضائية القابلة للنشر. ويمكن طي هذه الأجزاء عند الإطلاق لتوفير المساحة، وبمجرد وصولها إلى الفضاء، يمكن فتحها إلى شكل محدد مسبقًا استجابة لتغيرات درجة الحرارة، مثل الهيكل غير الملفوف للوحة الشمسية.

في الهندسة الميكانيكية، تُستخدم خصائص الذاكرة الشكلية لإنشاء مصائد آلية. فعندما تتغير درجة الحرارة، يدفع زنبرك النيكل والتيتانيوم الصمام إلى الفتح أو الإغلاق، وبالتالي التحكم في تدفق السائل ولعب دور التعديل التلقائي.

في مجال الأجهزة الإلكترونية، يمكن استخدامه في تصنيع المفاتيح والموصلات الحساسة لدرجة الحرارة. عندما تتغير درجة الحرارة، يتغير شكل زنبرك النيكل والتيتانيوم، بحيث يتم تشغيل الدائرة أو إيقاف تشغيلها، ويمكن حماية درجة حرارة المعدات.

 

نوابض من التيتانيوم والنيكل لها مزايا واضحة مقارنة بالمواد الأخرى.

من حيث المرونة، تتمتع نوابض النيكل والتيتانيوم بمرونة فائقة. ويمكنها التعافي تحت الضغط الكبير، حيث يمكن أن يصل الضغط إلى 8-10% أو نحو ذلك، في حين أن ضغط زنبرك المعدن العادي يكون عمومًا 1-2%، مما يجعل زنبرك النيكل والتيتانيوم لا يزال بإمكانه العمل بشكل طبيعي بعد تحمل تشوه كبير.

الذاكرة الشكلية هي ميزة فريدة من نوعها لزنبركات النيكل والتيتانيوم. يمكنها تذكر الشكل الأصلي، وبعد التشوه، طالما أنها تصل إلى حالة درجة حرارة معينة، يمكنها العودة إلى الشكل الأصلي، والتي تسمى "درجة حرارة الانتقال".

تتمتع نوابض النيكل والتيتانيوم أيضًا بمقاومة جيدة للتآكل. في الوسائط المعقدة مثل سوائل جسم الإنسان أو بعض البيئات الكيميائية، تكون أكثر مقاومة للتآكل من نوابض المواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع في المعدات الطبية وغيرها من المجالات.

علاوة على ذلك، فإن التوافق الحيوي لزنبرك النيكل والتيتانيوم جيد جدًا، بعد زراعته في جسم الإنسان، يكون رد فعل رفض الأنسجة البشرية له صغيرًا جدًا، ومناسبًا لصنع أجهزة زراعة طبية، مثل سلك قوس الأسنان التقويمي.

 

المواد الخام لصنع نوابض من التيتانيوم والنيكل يجب أن تتوفر فيك المتطلبات التالية:

الأول هو متطلبات نسبة التركيب. يجب أن تكون نسبة النيكل والتيتانيوم في النيتينول دقيقة، ومحتوى النيكل يكون بشكل عام حوالي 45-55٪، لأن نسبة المكونات ستؤثر بشكل كبير على تأثير ذاكرة الشكل والخصائص الرئيسية للزنبرك، مثل المرونة الفائقة.

من حيث النقاء، فإن نقاء النيكل والتيتانيوم أعلى. يمكن للنقاء العالي ضمان استقرار وموثوقية خصائص المواد وتقليل تداخل الشوائب على خصائص السبائك، على سبيل المثال، قد تقلل الشوائب من مقاومة التآكل وخصائص الذاكرة الشكلية للمادة.

حجم جسيمات المادة مهم أيضًا. يمكن للحبيبات الدقيقة والموحدة أن تجعل الزنبرك يتمتع بقوة وصلابة أفضل. نظرًا لأن الحبيبات الدقيقة يمكن أن تعيق حركة الخلع، فإن المادة ليست سهلة التشقق وغيرها من العيوب في عملية التشوه.

من وجهة نظر أداء المعالجة، يجب أن تكون المواد الخام ملائمة للمعالجة اللاحقة، مثل سحب الأسلاك. وهذا يتطلب أن تتمتع المادة بقدرة جيدة على السحب ويمكن سحبها بسلاسة عبر القالب لصنع خيط بالقطر المطلوب لتغليف الزنبرك.

للتأكد من أن حجم الجسيمات نوابض من التيتانيوم والنيكل المواد الخام تلبي المتطلبات، يمكنك البدء من الجوانب التالية:

في مرحلة إنتاج المواد الخام، يعد التحكم في عملية الذوبان أمرًا مهمًا للغاية. باستخدام التكنولوجيا المتقدمة مثل الذوبان بالحث الفراغي، يمكن التحكم بدقة في درجة حرارة الذوبان والوقت وسرعة التبريد. على سبيل المثال، يمكن منع نمو الحبوب المفرط عن طريق تقليل درجة حرارة الذوبان وتقصير وقت الذوبان بشكل صحيح. في الوقت نفسه، يمكن الحصول على حجم حبيبات أولي صغير باستخدام طرق التبريد السريع، مثل صب قوالب النحاس.

في معالجة المواد الخام، تعتبر المعالجة الميكانيكية الحرارية المعقولة مهمة جدًا أيضًا. على سبيل المثال، يمكن للمعالجة الساخنة مثل التشكيل والدرفلة في نطاق درجة الحرارة المناسب أن تجعل الحبوب دقيقة. في عملية المعالجة الساخنة، يتم إعادة تبلور المادة ديناميكيًا عند درجات حرارة عالية، وستعيق الحبوب المشكلة حديثًا نمو الحبوب الأصلية، وبالتالي تنقية الحبوب. بالإضافة إلى ذلك، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة ووقت التلدين اللاحق لتجنب نمو الحبوب غير الطبيعي أثناء عملية التلدين.

بالإضافة إلى ذلك، فإن إضافة العناصر النزرة هي أيضًا طريقة فعّالة. يمكن أن تؤدي الإضافة المناسبة للنيوبيوم (Nb) والزركونيوم (Zr) وعناصر أخرى إلى تثبيط نمو الحبوب بشكل فعّال. ستنفصل هذه العناصر النزرة عند حدود الحبوب، مما يقلل من معدل هجرة حدود الحبوب، وبالتالي تلعب دور تنقية الحبوب.