Нитинол

Производство никелида титана

Плавку производят в вакуумно-гарнисажной или электродуговой печи с расходуемым электродом в защитной атмосфере (гелий или аргон). Шихтой в обоих случаях служит йодидный титан или титановая губка, спрессованная в брикеты, и никель марки Н-0 или Н-1. Для получения равномерного химического состава по сечению и высоте слитка рекомендуется двойной или тройной переплав. При выплавке в дуговой печи рекомендуется сила тока в 1,2 кА, напряжение — 40 В, давление гелия — 53 МПа. Оптимальный режим остывания слитков с целью предотвращения растрескивания — охлаждение с печью (не больше 10 ˚C/с). Удаление поверхностных дефектов — обдирка наждачным кругом. Для более полного выравнивая химического состава по объёму слитка проводят гомогенизацию при температуре 950—1000 ˚C в инертной атмосфере.

Использование

Благодаря собственным неподражаемым качествам нитинол получил использование на практике в большинстве отраслей нашей жизни:

  • Космическая и авиационная отрасли:
    1. антенны для искусственных спутников;
    2. плотные соединения (муфты), работающие в вакууме при низкой температуре;

соединения авиационных компонентов;

  • Системы безопасности:
    1. предохранители;
    2. тепловые датчики пожарной сигнализации;

автоматическое открытие рам для теплиц;

  1. температурный регулятор;
  2. накопительные водонагреватели;
  • Роботизация (5 степеней подвижности одного узла);
  • Автомобильная отрасль:
    1. температурный датчик охлаждающей жидкости;
    2. включение противотуманок;
  • Нефтедобывающая отрасль (автоматизированное управление);
  • Медицина:
    1. сетки;
    2. нити;

костные импланты;

  1. штифты;
  2. фиксаторы;
  3. устройства для реабилитации;
  • Мода;
  • драгоценности.

Самописцы в качестве привода применяют нитинол. При подаче напряжения, когда изменяются контролируемые параметры, нитиноловая проволока нагревается. Происходит изменение длины проволки, и перо с чернилами передвигается по диаграмме.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Свойства стали SM-100

Запатентованный и брендированный сплав SM-100 нитинола, как и его предшественник, чрезвычайно прочен и очень тяжело поддается обработке. Например, одна шлифовальная лента может использоваться для шлифовки нескольких ножей из нержавеющей стали, однако для одного ножа из сплава SM-100 требуется несколько лент. Как правило, шесть и более лент.

Естественно, что работа с таким сплавам доступна только небольшому количеству найфмейкеров. Изготовленные и продаваемые в небольших количествах ножи из SM-100 стоят недешево. Если добавить к этому стоимость ремней и дополнительное время на грамотную обработку материала, то стоимость одного ножа, как говорится, улетает в космос. По словам создателей сплава, нож из SM-100 можно бросить в соленую морскую воду и через 50 лет вы не найдете на нем ни капли коррозии.

Во время разработки SM-100 Боно обнаружил, что он может быть окрашен в теплые оттенки, превращаясь в изысканную радугу цветов. Благодаря содержанию титана, SM-100 окисляется при термической обработке, как и другие сплавы, содержащие титан, но процесс достижения цветовых эффектов совершенно иной. Однако, создатели уверяют что дело не только в высокой температуре. Боно уверен, что магия происходит во время процесса термообработки, в котором он допускает попадание небольших воздушных пузырьков на поверхность ножа. Перед термообработкой клинки обматываются фольгой, под которой сознательно оставляются воздушные каналы.

При термической обработке на клинке возникают различные цветовые сочетания в зависимости от содержания кислорода на определенных участках. Учитывая относительную новизну этого сплава, будем надеяться, что мы еще о нем услышим и, может быть, даже увидим в ближайшее время на территории Российской Федерации.

Презентация на тему: ” Нитинол, сплав никеля и титана (55% никеля, 45% титана в весовом исчислении), был создан и испытан в США в 1960- 61гг. Его появление, согласно появившемуся.” — Транскрипт:

2

Нитинол, сплав никеля и титана (55% никеля, 45% титана в весовом исчислении), был создан и испытан в США в гг. Его появление, согласно появившемуся в 1962 году сообщению авторов, было обусловлено «необходимостью получения материала, сочетающего высокую прочность с небольшим весом для использования в условиях высоких температур в ракетной и космической технике». В 1963 выяснилось, что легко деформируемые в охлажденном состоянии нитиноловые образцы при нагреве самопроизвольно восстанавливают свою первоначальную форму, совершая за термодинамический цикл полезную работу и обнаруживая в себе непревзойденным по силе проявления эффект памяти формы. Нитинол Эффекты памяти формы, обратимой памяти формы и сверхупругости в нитиноле обусловлены макроскопическим отражением микро- и наноструктурных трансформаций кристаллической решетки при полиморфном аустенитно-мартенситном фазовом превращении первого рода и потому эти свойства сохраняются навечно.

3

Широкое применение нитинол получил и в медицинской промышленности. Сегодня во всем мире стали хорошо известны бреккет-системы, применяемые для выравнивания измененного прикуса в стоматологии. Разработаны уникальные стенты для сосудистой хирургии, способные выдерживать от 10 до 20 миллионов циклов «сжатия- расширения» согласно утвержденному регламенту американской FDA и различные ортопедические приспособления, с дозированной корригирующей нагрузкой на область пораженной костной ткани.

4

Проблема экстренной регулировки клиренса автомобиля распространена в мире повсеместно, в случаях, когда необходимо преодолеть «трудные» участки дорожного пути в несколько километров (пригородное шоссе, размытое дождем, к примеру) и вернуть высоту дорожного просвета «на прежнее место». Варианты решения пневматических подъемников есть, но и жалоб на их эксплуатационную хрупкость так же предостаточно. В альтернативу пневматике, различные фирмы предлагают стойки амортизаторов с механическим способом подъема (резьба гайка), но тут появляется масса НО, включая одинаковый уровень подъема при неравномерной изнашиваемости амортизаторов спереди и сзади, необходимость обеспечить доступ к гайке, путем снятия колеса… и маникюр, наконец. Решение с пружиной из нитинола может быть доступно любому автомеханику- сварщику. Учитывая эпизодичность эксплуатации данного привода, конструкция прослужит столько, сколько прослужат и амортизаторы до их замены. Управление в данном случае происходит кнопкой из салона, а время срабатывания не более 1 мин.

5

Данный патент базируется на международном поиске, который не нашел аналогов применения технологии «двойной памяти никель- титановых сплавов» применительно к системам бытового освещения.

6

Техническая характеристика Развиваемое усилие, кгс Размеры силового органа, мм D 40×20, длина 150 Удлинение силового органа, мм Нагрев силового органа, °С Толщина разрезаемого металла, мм до 16 Масса устройства (без автономного источника питания), кг 0,56 Годовой экономический эффект от внедрения термомеханических ножниц для резки листового металла составил 17,2 тыс. руб.

Свойства нитинола

Физические свойства:

  • плотность нитинола – 6450 кг/м3;
  • плавление при температуре – 1300°С;
  • расширение при нагревании – 6,6·10-6;
  • тепловая проводимость – 18 Вт/м·град.;
  • упругость (модуль) – 40000 Па;
  • сверхупругость – выше стали в 20 раз;
  • сопротивление электротехническое – 76 Ом;
  • пластичность – высокая.

Нитинол – сплав, обладающий такими технологическими свойствами, как:

  • высокая коррозионностойкость;
  • высокая прочность;
  • запоминание исходного состояния;
  • восстановление до исходного состояния до 1 000 000 раз;
  • гашение вибраций;
  • допустимая деформация – 8%;
  • допустимое растяжение – до 12%;
  • внутреннее напряжение при восстановлении – 800 МПа;
  • предел прочности– 1000 МПа;
  • демпфирование – выше чугуна.

Из-за своих свойств нитинол плохо обрабатывается в холодном состоянии. Высокое значение упругости увеличивает силу трения и вызывает повышенный износ при контакте сплава с валами прокатных станов или штампов. При обработке резанием требуются высокотвердые материалы. Низкая теплопроводность препятствует отводу тепла от заготовки.

К термической обработке предъявляются особые требования по причине того, что за счет нее производится регулирование температурного диапазона внутренних фазовых изменений. За образование обогащенных никелем фаз отвечает температура и продолжительность выдержки. При снижении количества молекул никеля в матрице повышается температурный предел фазовых изменений.

Способы придания соответствующих качеств нитинолу сочетают в себе холодную и термическую виды обработки. Этим же способом производится регулирование основных свойств нитинола.

Характеристика основного назначения нитинола (восстановление первоначальной формы) подразделяется на следующие типы:

  • Свободное восстановление. Измененная форма при низкой температуре восстанавливается при нагревании.
  • Принудительное восстановление. Процессы, протекающие внутри сплава аналогичны первому типу, но восстановление происходит при его умышленном подавлении. При этом возникают значительные внутренние напряжения.
  • Пружинные. При восстановлении изделия из нитинола происходит динамическое перемещение им другого предмета.

Производство нитинола осложнено тем, что трудно выдержать необходимые пропорции материалов, а при плавлении титан легко взаимодействует с кислородом, углеродом и азотом. При взаимодействии молекулы титана покидают кристаллическую решетку, и снижается температурный предел фазовых изменений.

Для производства нитинола в настоящих условиях широко используются такие методы плавления как:

  • вакуумно-дуговой;
  • вакуумно-индукционный.

Плавка вакуумно-дуговым методом осуществляется в среде вакуума, за счет образования дуги при пропускании электрического тока через сырье и плиту. Тигелем служит медная форма, оснащенная водяным охлаждением, которая препятствует проникновению сторонних элементов в расплав.

Плавка вакуумно-индукционным методом осуществляется за счет изменения (индукции) электрических полей, при этом происходит нагрев сырья. Процесс протекает под вакуумом. Тигель для данного плавления изготавливается из чистого углерода, поэтому в сплаве содержание углерода повышено.

В лабораторных условиях не доказано преимущество одного метода плавки над другим.

Также применяются и другие методы плавки:

  • плазменно-дуговая;
  • электронно-лучевая;
  • гарнисажная индукционная;
  • термо-вакуумическое осаждение.

Суть явления

Почему так происходит? (См. рис. 2)

  1. В исходном состоянии в материале существует определенная структура. На рисунке она обозначена правильными квадратами.
  2. При деформации (в данном случае изгибе) внешние слои материала вытягиваются, а внутренние сжимаются (средние остаются без изменения). Эти вытянутые структуры — мартенситные пластины, что не является необычным для металлических сплавов. Необычным является то, что в материалах с памятью формы мартенсит термоупругий.
  3. При нагреве начинает проявляться термоупругость мартенситных пластин, то есть в них возникают внутренние напряжения, которые стремятся вернуть структуру в исходное состояние, то есть сжать вытянутые пластины и растянуть сплюснутые.
  4. Поскольку внешние вытянутые пластины сжимаются, а внутренние сплюснутые растягиваются, материал в целом проводит автодеформацию в обратную сторону и восстанавливает свою исходную структуру, а вместе с ней и форму.

Виды классических скейтов

Скейтборды прошли в своей эволюции несколько этапов. В каждом доминировал свой вид доски. Вот какие скейтборды бывают.

Old school

Самые первые скейты, массово распространившиеся в 1970-х гг., были неправильной формы: имели овальный нос и тупой хвост. Эти доски – шире в своей передней части, благодаря чему достигается большая стабильность. Колесная база смещена к носовой части. Благодаря своему строению, олдскульные скейты идеальны для выполнения олли хвостовым ударом доски – базового скейтбордного трюка, который был фантастически популярен на заре скейтбордерского движения (других трюков просто не было). Изменение формы олдскульного скейта началось, когда пришло осознание, что олли можно делать не только хвостовым, но и носовым ударом о землю.

Сегодня на олдскульном скейте катаются профессиональные скейтеры, которые хотят узнать, с чего все начиналось. После современной доски много олли на нем не сделаешь, но зато можно почувствовать, как сложно приходилось первым скейтерам.

Фристайл

В 1980-х пришла мода на флипы и другие трюки в стиле фэтлэнд. На олдскульном скейте их не очень сделаешь. Доски стали приобретать более правильную форму и становиться уже. Колесная база была размещена по центру деки. Фристайловые скейты стали переходным звеном к современным доскам.

Современный скейтборд

Ньюскульные скейты симметричны, имеют форму правильного овала, загнутые нос и хвост. Это – всегда профессиональные доски. Они наиболее универсальны: позволяют быстро кататься и делать сложные трюки. К современным так же стоит добавить и летающий скейтборд.

Фриборд

Под этим брендом выпускаются кленовые и бамбуковые модели с шестью колесами (по три впереди и сзади), широкой колесной базой. Это – утяжеленная профессиональная версия скейта. Была придуман в 1990-х гг. для сноубордистов, которые чувствовали себя не очень удобно на классической скейтбордовской доске. Фриборд приобрел большую устойчивость, но стал менее трюковым.

При этом он сохранил хорошую способность преодолевать недружественные участки, перепрыгивать препятствия в виде бордюров и неровностей. В общем, «свободная доска» — и спортивная, и гоночная, и роллердромная, и немного олли.

Лонгборд

Многие скейтбордисты относятся к длинным доскам с пренебрежением. Действительно, лонгборд преследует совсем другие цели: быстрая езда и никаких олли и флипов. Принято говорить о разной философии скейтбордеров и лонгбордеров. От этого последние не становятся менее профессиональными.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteEmailWhatsApp
Напишите комментарий

Adblock
detector