{"id":13876,"date":"2019-12-24T07:07:42","date_gmt":"2019-12-24T07:07:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/?p=13876"},"modified":"2020-05-07T01:08:10","modified_gmt":"2020-05-07T01:08:10","slug":"a-detailed-introduction-to-shape-memory-metal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/eine-detaillierte-einfuhrung-in-formgedachtnismetall\/","title":{"rendered":"Eine detaillierte Einf\u00fchrung in Shape Memory Metal"},"content":{"rendered":"
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Entwicklungsgeschichte der Formged\u00e4chtnislegierung<\/h2>\n\n\n\n

Formged\u00e4chtnislegierung ist eine Art Formged\u00e4chtnismaterial mit hervorragenden Eigenschaften. Wenn es durch \u00e4u\u00dfere Kr\u00e4fte oder magnetische Ver\u00e4nderungen beeinflusst wird, kann es seinen vorherigen Zustand beibehalten, was als Formged\u00e4chtniseffekt bezeichnet wird. Die Anwendung dieser Materialien ist sehr einfach, wobei sich die Materialien durch \u00e4u\u00dfere Krafteinwirkung leicht verformen lassen. Wenn sie durch externe oder interne Erw\u00e4rmung auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, schrumpfen sie oder kehren in ihre urspr\u00fcngliche Form zur\u00fcck. 1932 entdeckten schwedische Physiker diesen Formged\u00e4chtniseffekt erstmals in einer Au-CD-Legierung. 1938 beobachteten Greninger und Mooradian erstmals diesen Formged\u00e4chtniseffekt in Cu-Zn- und Cu-Sn-Legierungen. Bis 1969 wurde SMA erstmals kommerziell erfolgreich angewendet. Die Firma Raychem hat erfolgreich eine NiTi-Legierung als Rohrverbindung f\u00fcr das \u00d6ldrucksystem des F14-J\u00e4gers in den Vereinigten Staaten angewendet und eine gute Dichtleistung des \u00d6ldrucksystems erzielt.<\/p>\n\n\n\n

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Formged\u00e4chtnis-Effekt<\/h2>\n\n\n\n

Der Formged\u00e4chtniseffekt einer Formged\u00e4chtnislegierung h\u00e4ngt im Wesentlichen mit der martensitischen Umwandlung in der Legierung zusammen. Die Formged\u00e4chtnislegierung liegt bei h\u00f6herer Temperatur in Form von Austenit und bei niedrigerer Temperatur als Martensit vor. Wenn SMA erhitzt wird, beginnt es sich von der martensitischen Phase in die austenitische Phase zu \u00e4ndern. Wie es ist<\/p>\n\n\n\n

Sie ist definiert als die Temperatur, bei der die austenitische Umwandlung beginnt, und AF als die Temperatur, bei der die austenitische Umwandlung endet. Wenn SMA \u00fcber eine Temperatur erhitzt wird, \u00e4ndert sich die martensitische Phase allm\u00e4hlich zur\u00fcck in die austenitische Phase und kehrt bei hoher Temperatur in die urspr\u00fcngliche Form zur\u00fcck, was auch unter Hochlastbedingungen durchgef\u00fchrt werden kann. Beim Abk\u00fchlprozess wird die Starttemperatur vom Austenit zum Martensit als MS definiert, und die Temperatur am Ende der Martensitumwandlung wird als MF definiert. Die Temperatur, bei der keine martensitische Umwandlung mehr durch Spannung induziert wird, wird als MD definiert. Oberhalb dieser Temperatur verformt sich SMA unter \u00e4u\u00dferer Krafteinwirkung und nimmt nach Entlastung sofort wieder seine urspr\u00fcngliche Form an. Formged\u00e4chtnislegierungen haben drei verschiedene Arten von Ged\u00e4chtniseffekten (wie in Abbildung 1 dargestellt), die wie folgt gekennzeichnet sind:<\/p>\n\n\n\n

\u2460 Einweg-Memory-Effekt. Wenn die Temperatur verringert wird, verformt sich die Legierung und kehrt dann durch Erh\u00f6hen der Temperatur in den Zustand vor der Verformung zur\u00fcck, dh beim Erhitzen tritt ein Formged\u00e4chtniseffekt auf.<\/p>\n\n\n\n

\u2461 Zwei-Wege-Memory-Effekt. Wenn die Legierung w\u00e4hrend des Erhitzens in den Zustand bei hoher Temperatur zur\u00fcckkehrt und bei niedriger Temperatur in die Form zur\u00fcckkehrt, wenn die Temperatur verringert wird. Da der Zwei-Wege-Memory-Effekt nur durch einen geeigneten \u201eTrainingsprozess\u201c erreicht werden kann und die Belastung bei hoher Temperatur stark reduziert wird, hat er weniger kommerzielle Anwendung. Heat Force Cycling ist eine Art \u201eTrainingsmethode\u201c, um den Zwei-Wege-Formged\u00e4chtniseffekt zu realisieren. Es erreicht den Zweck des \u201eTrainings\u201c, indem es zwischen Austenit- und bestimmten Martensit-Varianten hin- und herwechselt;<\/p>\n\n\n\n

\u2462 Speichereffekt des gesamten Prozesses. Es bezieht sich auf den Zustand, in dem sich die Legierung w\u00e4hrend des Erw\u00e4rmungsprozesses auf eine hohe Temperatur erholt. Wenn die Temperatur auf eine niedrige Temperatur reduziert wird, \u00e4ndert sich die Form in die entgegengesetzte Form, wenn sie sich auf eine hohe Temperatur \u00e4ndert.<\/p>\n\n\n\n

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Der Formged\u00e4chtniseffekt ist eine Festphasen-Martensitumwandlung ohne Diffusion. Dar\u00fcber hinaus gibt es andere Phasenumwandlungsprozesse, die mit dem Formged\u00e4chtnis zusammenh\u00e4ngen, wie etwa die R-Phasenumwandlung, die im Allgemeinen in einer Zwischenphasenumwandlung von Austenit zu Martensit auftritt. Bei der R\u00fcckumwandlung von Martensit gibt es eine thermische Hysterese, die ein Index zur Messung der Temperaturdifferenz zwischen Erw\u00e4rmung und Abk\u00fchlung ist (dh \u0394t = af-ms). Diese Eigenschaft der thermischen Hysterese ist sehr wichtig, und die thermische Hysterese des SMA-Materials muss bei der Anwendung der Zieltechnologie sorgf\u00e4ltig ber\u00fccksichtigt werden, zum Beispiel ist f\u00fcr schnelle Antriebsanwendungen eine kleinere thermische Hysterese erforderlich, w\u00e4hrend f\u00fcr eine Pipelineverbindung eine gr\u00f6\u00dfere thermische Hysterese erforderlich ist wird ben\u00f6tigt, um sicherzustellen, dass die vordefinierte Form in einem gr\u00f6\u00dferen Temperaturbereich beibehalten wird. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften (W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit, W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient, spezifischer Widerstand, Elastizit\u00e4tsmodul usw.) einiger SMA vor und nach dem Phasen\u00fcbergang sind ebenfalls unterschiedlich. Die Austenitphasenstruktur ist relativ hart und hat einen h\u00f6heren Elastizit\u00e4tsmodul, w\u00e4hrend die Martensitstruktur weicher und formbarer ist, d. h. sie kann leicht durch Aufbringen einer \u00e4u\u00dferen Kraft verformt werden.<\/p>\n\n\n\n

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Einf\u00fchrung von Formged\u00e4chtnislegierungsmaterialien<\/h2>\n\n\n\n

NiTi-Formged\u00e4chtnislegierungen werden aufgrund ihrer hervorragenden Biokompatibilit\u00e4t und mechanischen Eigenschaften in biomedizinischen Bereichen wie Legierungsstents, minimalinvasiven medizinischen Ger\u00e4ten, orthop\u00e4discher Chirurgie, Gehirnchirurgie und Stomatologie eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n

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Aufgrund der offensichtlichen Beschr\u00e4nkungen oder M\u00e4ngel von SMA, wie z. B. hohe Herstellungskosten, begrenzte wiederherstellbare Verformung und Betriebstemperatur, werden jedoch andere Arten von Formged\u00e4chtnismaterialien erforscht.<\/p>\n\n\n\n

Formged\u00e4chtnislegierung f\u00fcr hohe Temperaturen<\/h3>\n\n\n\n

Aufgrund der immer h\u00f6heren Anforderungen an die Betriebstemperatur von Hochtemperatur-Formged\u00e4chtnislegierungen haben viele Forscher die Betriebstemperatur von Formged\u00e4chtnislegierungen erh\u00f6ht, indem sie die Legierung des dritten Elements der NiTi-Legierung hinzugef\u00fcgt haben. Tats\u00e4chlich wird die Hochtemperatur-Formged\u00e4chtnislegierung als die Formged\u00e4chtnislegierung definiert, die \u00fcber 100 \u2103 verwendet werden kann, aber aufgrund der gro\u00dfen<\/p>\n\n\n\n

Die meisten Hochtemperatur-Formged\u00e4chtnislegierungen weisen bei Raumtemperatur eine schlechte Duktilit\u00e4t und Erm\u00fcdungsbest\u00e4ndigkeit auf, sodass sie schwierig zu verarbeiten und zu \u201etrainieren\u201c sind, sodass die Herstellungskosten sehr hoch sind. Ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung<\/p>\n\n\n\n

Verglichen mit der herk\u00f6mmlichen temperaturgesteuerten Formged\u00e4chtnislegierung hat die ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung eine gr\u00f6\u00dfere Ausgangsdehnung und eine h\u00f6here Ansprechfrequenz. Dies liegt daran, dass sich die Energie w\u00e4hrend des Servicevorgangs durch das Magnetfeld ausbreitet und nicht von der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und den W\u00e4rmeableitungsbedingungen des Legierungsmaterials beeinflusst wird. Sein Formged\u00e4chtniseffekt besteht darin, Zwillinge durch das \u00e4u\u00dfere Magnetfeld zu erregen<\/p>\n\n\n\n

Die bevorzugte Neuorientierung unter den martensitischen Varianten f\u00fchrt zur Makroformverformung der Legierung. Ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierungen k\u00f6nnen nicht nur die gleiche spezifische Leistung wie herk\u00f6mmliche Ged\u00e4chtnislegierungen liefern, sondern auch mit einer h\u00f6heren Frequenz \u00fcbertragen. Im Allgemeinen werden jedoch ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierungen im Anwendungsprozess auf \u00e4hnliche Konstruktionsprobleme wie herk\u00f6mmliche Formged\u00e4chtnislegierungen sto\u00dfen. Au\u00dferdem ist die H\u00e4rte der ferromagnetischen Formged\u00e4chtnislegierung sehr gro\u00df und spr\u00f6de, sodass sie nur bei niedriger Temperatur verarbeitet und betrieben werden kann. Daher ist es schwierig, eine ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung zu formen und zu formen, und sie ist derzeit nicht f\u00fcr Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Festigkeit geeignet. Daher ist es noch notwendig, die bestehende ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung weiter zu untersuchen, um die Leistung des Materials weiter zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung<\/h3>\n\n\n\n

Verglichen mit der herk\u00f6mmlichen temperaturgesteuerten Formged\u00e4chtnislegierung hat die ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung eine gr\u00f6\u00dfere Ausgangsdehnung und eine h\u00f6here Ansprechfrequenz. Dies liegt daran, dass sich die Energie w\u00e4hrend des Servicevorgangs durch das Magnetfeld ausbreitet und nicht von der W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit und den W\u00e4rmeableitungsbedingungen des Legierungsmaterials beeinflusst wird. Sein Formged\u00e4chtniseffekt besteht darin, die bevorzugte Neuorientierung zwischen Zwillingsmartensitvarianten durch das externe Magnetfeld zu stimulieren. Die Makroformverformung der Legierung tritt auf. Ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierungen k\u00f6nnen nicht nur die gleiche spezifische Leistung wie herk\u00f6mmliche Ged\u00e4chtnislegierungen liefern, sondern auch mit einer h\u00f6heren Frequenz \u00fcbertragen. Im Allgemeinen werden jedoch ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierungen im Anwendungsprozess auf \u00e4hnliche Konstruktionsprobleme wie herk\u00f6mmliche Formged\u00e4chtnislegierungen sto\u00dfen. Au\u00dferdem ist die H\u00e4rte der ferromagnetischen Formged\u00e4chtnislegierung sehr gro\u00df und spr\u00f6de, sodass sie nur bei niedriger Temperatur verarbeitet und betrieben werden kann. Daher ist es schwierig, eine ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung zu formen und zu formen, und sie ist derzeit nicht f\u00fcr Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Festigkeit geeignet. Daher ist es noch notwendig, die bestehende ferromagnetische Formged\u00e4chtnislegierung weiter zu untersuchen, um die Leistung des Materials weiter zu verbessern.<\/p>\n\n\n\n

Filmmaterial mit Formged\u00e4chtnis<\/h3>\n\n\n\n

Aufgrund der Anwendung von Materialien aus Formged\u00e4chtnislegierungen in mechanischen Systemen, insbesondere in Mikroaktuatoren, wurden Filme aus Formged\u00e4chtnislegierungen umfassend untersucht. D\u00fcnnfilmmaterialien mit Formged\u00e4chtnis werden im Allgemeinen als unabh\u00e4ngige D\u00fcnnfilme verwendet, um Mikroaktuatoren zu werden. In der rasanten Entwicklung von MEMS ist NiTi-D\u00fcnnfilm zur ersten Wahl auf der Mikroebene geworden<\/p>\n\n\n\n

Der Aktuator kann aufgrund seiner hervorragenden Formged\u00e4chtnisleistung und hohen Frequenz immer noch eine gro\u00dfe Ausgangsleistung aufrechterhalten. Es wird erwartet, dass die auf gesputterten NiTi-Filmen basierenden Mikro-NiTi-Treiber einen gro\u00dfen Teil des kommerziellen Marktes einnehmen werden, insbesondere f\u00fcr medizinische Mikroger\u00e4te und implantierbare Anwendungen. Die Anwendung von D\u00fcnnschichtmaterialien mit Formged\u00e4chtnis in einigen Bereichen mit Umgebungstemperaturen von mehr als 100 \u00b0 C ist jedoch begrenzt, wie z Phasenwechseltemperatur h\u00f6her als 100 \u2103 wurde erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n

Entwicklungstrend der Formged\u00e4chtnislegierung<\/h2>\n\n\n\n

(1) Um neue Formged\u00e4chtnismaterialien zu entwickeln oder die bestehenden Formged\u00e4chtnismaterialien zu verbessern, beispielsweise um geeignete dritte Legierungselemente in das Formged\u00e4chtnislegierungssystem einzuf\u00fcgen, seine martensitische Umwandlung zu verbessern und eine feine Steuerung seines Umwandlungsprozesses auf der Mikroebene zu erreichen.<\/p>\n\n\n\n

(2) Eine Formged\u00e4chtnislegierung mit hervorragenden funktionellen Eigenschaften kann mit anderen Materialien mit guten strukturellen Eigenschaften gemischt werden, um die Anforderungen spezieller Feldanwendungen zu erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n

(3) Um den Bedarf an kommerzieller Anwendung zu decken, sollten wir seine kommerzielle Anwendung steigern und das Herstellungsverfahren f\u00fcr die Produktion im gro\u00dfen Ma\u00dfstab verbessern.<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Development history of shape memory alloy Shape memory alloy is a kind of shape memory material with excellent properties. When it is affected by external force or magnetic change, it can keep its previous state, which is called shape memory effect. The application of these materials is very simple, in which the materials are easy…<\/p>","protected":false},"author":2,"featured_media":13877,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":""},"categories":[79],"tags":[],"jetpack_featured_media_url":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/wp-content\/uploads\/2019\/12\/\u56fe\u724712.png","jetpack_sharing_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13876"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=13876"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/13876\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/13877"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=13876"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=13876"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.meetyoucarbide.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=13876"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}