WikiDer > Псевдоупругость

Pseudoelasticity

Псевдоупругостьиногда называют сверхэластичность, является эластичный (обратимый) ответ на примененный стресс, вызванного фазовым переходом между аустенитный и мартенситный фазы кристалла. Выставлен в сплавы с памятью формы.

Обзор

Псевдоупругость возникает из-за обратимого движения доменных границ во время фазового превращения, а не просто из-за растяжения связей или введения дефектов в кристаллическую решетку (таким образом, это не совсем суперэластичность скорее псевдоэластичность). Даже если границы доменов становятся закрепленными, они могут быть обращены вспять при нагревании. Таким образом, псевдоупругий материал может вернуться к своей прежней форме (следовательно, память формы) после удаления даже относительно высоких приложенных деформаций. Один частный случай псевдоупругости называется соответствием Бейна. Это включает фазовое превращение аустенит / мартенсит между гранецентрированная кристаллическая решетка (FCC) и объемноцентрированная тетрагональная кристаллическая структура (BCT).[1]

Суперэластичный сплавы принадлежат к большой семье сплавы с памятью формы. При механическом нагружении сверхупругий сплав обратимо деформируется до очень высокой напряжения (до 10%) путем создания стресс-индуцированная фаза. Когда нагрузка снимается, новая фаза становится нестабильной, и материал восстанавливает свою первоначальную форму. В отличие от сплавов с памятью формы, для восстановления исходной формы сплаву не требуется никакого изменения температуры.

Сверхэластичные устройства обладают преимуществом их большой обратимой деформации и включают: антенны, очки кадры и биомедицинские стенты.

Никель титан (Нитинол) является примером сплава, проявляющего сверхупругость.

Размерные эффекты

В последнее время появился интерес к открытию материалов, демонстрирующих сверхупругость в наномасштабе для МЭМС (Микроэлектромеханические системы) приложение. Возможность контролировать мартенситный о фазовом превращении уже сообщалось.[2] Но было обнаружено, что поведение сверхупругости имеет размерные эффекты в наномасштабе.

С качественной точки зрения сверхупругость - это обратимая деформация путем фазового превращения. Следовательно, он конкурирует с необратимыми Пластическая деформация движением дислокации. На наномасштабе плотность дислокаций и возможные Фрэнк – Прочитать источник сайты сильно уменьшились, поэтому предел текучести увеличивается с уменьшением размера. Таким образом, было обнаружено, что для материалов, демонстрирующих сверхупругие свойства в наномасштабе, они могут работать при длительном циклическом изменении с небольшим вредным изменением.[3] С другой стороны, критическое напряжение для мартенситный происходящее фазовое превращение также увеличивается из-за уменьшения возможных мест для зарождение начать. Зарождение обычно начинается вблизи дислокации или дефектов поверхности. Но для наноразмерных материалов плотность дислокаций значительно снижается, и поверхность обычно атомарно гладкая. Таким образом, фазовое превращение наноразмерных материалов, демонстрирующих сверхупругость, обычно оказывается однородным, что приводит к гораздо более высоким критическим напряжениям.[4] В частности, для диоксида циркония, где он состоит из трех фаз, конкуренция между фазовым превращением и пластической деформацией оказалась зависимой от ориентации,[5] с указанием ориентационной зависимости энергии активации дислокации и зарождения. Следовательно, для наноразмерных материалов, подходящих для сверхупругости, следует исследовать оптимизированную ориентацию кристаллов и шероховатость поверхности для наиболее усиленного эффекта сверхупругости.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Бхадешия, Х. К. Д. Х. "Переписка Бэйна" (PDF). Материаловедение и металлургия. Кембриджский университет.
  2. ^ Торстен Кренке; и другие. (2007). «Магнитная сверхупругость и обратный магнитокалорический эффект в Ni-Mn-In». Физический обзор B. 75 (10): 104414. arXiv:0704.1243. Дои:10.1103 / PhysRevB.75.104414.
  3. ^ Дж. Сан-Хуан; и другие. (2014). «Долговременное сверхупругое циклирование в наномасштабе в микростолбиках из сплава Cu-Al-Ni с памятью формы». Письма по прикладной физике. AIP. 104: 011901. Дои:10.1063/1.4860951.
  4. ^ Дж. Сан-Хуан; и другие. (2013). «Сверхупругость и память формы в наномасштабе: влияние размера на мартенситное превращение». Журнал сплавов и соединений. Эльзевир. 577: S25 – S29. Дои:10.1016 / j.jallcom.2011.10.110.
  5. ^ Нин Чжан; и другие. (2016). «Конкурирующие механизмы между дислокацией и фазовым превращением в пластической деформации монокристаллических стабилизированных оксидом иттрия тетрагональных наностолбиков диоксида циркония». Acta Materialia. 120: 337–347. arXiv:1607.03141. Дои:10.1016 / j.actamat.2016.08.075.
  • Лян К., Роджерс С. А. (1990). "Одномерные термомеханические определяющие соотношения для материалов с памятью формы". Журнал интеллектуальных материальных систем и структур. 1 (2): 207–234. Дои:10.1177 / 1045389x9000100205.
  • Миядзаки С., Оцука К., Сузуки Ю. (1981). «Трансформационная псевдоупругость и деформационное поведение в сплаве Ti-50.6at% Ni». Scripta Metallurgica. 15 (3): 287–292. Дои:10.1016 / 0036-9748 (81) 90346-х.
  • Huo, Y .; Мюллер, И. (1993). «Неравновесная термодинамика псевдоупругости». Механика сплошной среды и термодинамика. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 5 (3): 163–204. Дои:10.1007 / bf01126524. ISSN 0935-1175.
  • Танака К., Кобаяси С., Сато Ю. (1986). «Термомеханика превращения псевдоупругости и эффекта памяти формы в сплавах». Международный журнал пластичности. 2 (1): 59–72. Дои:10.1016/0749-6419(86)90016-1.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  • Камита, Тору; Мацудзаки, Юдзи (1998-08-01). «Одномерная псевдоупругая теория сплавов с памятью формы». Умные материалы и конструкции. IOP Publishing. 7 (4): 489–495. Дои:10.1088/0964-1726/7/4/008. ISSN 0964-1726.
  • Ямада, Ю. (1992-09-01). «Теория псевдоупругости и эффекта памяти формы». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 46 (10): 5906–5911. Дои:10.1103 / Physrevb.46.5906. ISSN 0163-1829.

внешние ссылки