Nickel-Titanium und sein Maschinenverarbeitungsverfahren

Nickel -TitanAuch als Nitinol bekannt, ist eine Metalllegierung von Nickel und Titan, in der die atomaren Prozentsätze der beiden Elemente ungefähr gleich sind. Die verschiedenen Legierungen werden nach dem Gewicht von Prozent des Nickels benannt; zum Beispiel Nitinol 55 und Nitinol 60. Es weist einen Formgedächtniseffekt und die Superelastizität bei verschiedenen Temperaturen auf C.Nitinol hat zwei eng verwandte und einzigartig Seine ursprüngliche, unverformte Form, wenn sie über seiner "Übergangstemperatur erhitzt wird. " Superelastizität ist die Fähigkeit eines Metall Metalle und Rückkehr in seine ursprüngliche Form. Ob Nitinol einen Formgedächtniseffekt oder eine Superelastizität aufweist, hängt davon ab, ob es sich über der Übergangstemperatur der jeweiligen Legierung befindet. Superelastizität.

Maschinell verarbeitet

Die ungewöhnlichen Eigenschaften von Nitinol resultieren aus einem reversiblen Festkörperphase-Übergang, der als martensitische Transformation bekannt ist, was eine mechanische Spannung von 10.000 bis 20.000 psi (69–138 MPa) zwischen zwei verschiedenen morensitischen Kristallphasen erfordert.Bei hohen Temperaturen weist Nitinol eine einfache Kubikstruktur, die als Austenit bezeichnet wird (auch als Elternphase bekannt). Bei niedrigen Temperaturen verwandelt sich Nitinol spontan in eine komplexere monoklinische Kristallstruktur, die als Martensit (Subphase) bezeichnet wird (Subphase). Austenit nach Martensit und Martensit zu Austenit-Transformationen. Starten Sie aus Voll-Austenit, die Martensit start oder mf.Wenn die Legierung vollständig martensitisch und erhitzt ist, bildet sich Austenit bei der Austenit -Starttemperatur als und endet am Austenit -Finish -Temperatur AF.Der Kühl-/Heizzyklus zeigt eine thermische Hysterese. Die Hysteresebreite hängt von einer präzisen Nitinolzusammensetzung und -verarbeitung ab. Der typische Wert erstreckt sich über einen Temperaturbereich von etwa 20–50 K (20–50 ° C; 36–90 ° F), kann jedoch durch Legierung und Bearbeitung reduziert oder verstärkt werden.Zwei Schlüsselaspekte dieses Phasenübergangs sind für die Eigenschaften von Nitinol von entscheidender Bedeutung. In erster Linie ist die Transformation "reversibel, was bedeutet, dass die Erwärmung über der Transformationstemperatur dazu führt, dass die Kristallstruktur in die einfachere Austenitphase zurückkehrt. Der zweite Schlüsselpunkt ist, dass Übergänge in beide Richtungen augenblicklich sind.Die Kristallstruktur von Martensit (als monoklinische oder b19 'Struktur bezeichnet) hat die einzigartige Fähigkeit, auf bestimmte Weise begrenzte Deformation zu unterziehen, ohne Atombindungen zu brechen Permanente Verformung. Es ist in der Lage, auf diese Weise etwa 6-8% zu belasten. Wenn Martensit durch Erhitzen auf Austenit wiederhergestellt wird, wird die ursprüngliche Austenitstruktur wiederhergestellt, unabhängig davon, ob die Martensitphase deformiert ist oder nicht. "Formgedächtnis" bezieht sich auf die Tatsache, dass die Form der Hochtemperatur-austenitischen Phase "erinnert", selbst wenn die Legierung bei niedrigeren Temperaturen stark deformiert ist.Durch die Verhinderung der Umwandlung von deformiertem Martensit in Austenit können erhebliche Drucke von 240 MPa (35.000 psi) auf über 100.000 psi (690 MPa) in vielen Fällen erzeugt werden. Einer der Gründe, warum Nitinol so schwer in Form ist, ist in Form zurückgekehrt. Dass es sich nicht nur um eine normale Metalllegierung handelt, sondern eine Substanz, die als intermetallische Verbindung bekannt ist. In gewöhnlichen Legierungen sind die Zutaten zufällig im Gitter verteilt. In geordneten intermetallischen Verbindungen haben die Atome (Nickel und Titan in diesem Fall) sehr spezifische Positionen im Gitter. Die Tatsache, dass Nitinol eine intermetallische Verbindung ist, hat weitgehend zur Komplexität der Herstellung von Geräten aus dieser Legierung beigetragen.

Die beschriebene Situation, die Verformung des Martensits, die Erhitzen, um nach Austenit zurückzukehren und damit zu seiner ursprünglichen, unverformten Form zurückzukehren) ist als thermischer Formgedächtniseffekt bekannt. Um die ursprüngliche "Elternform" zu reparieren Platzieren und auf etwa 500 ° C (932 ° F) erhitzt. Dieser Prozess wird häufig als Formeinstellung bezeichnet. Der zweite Effekt, der als Superelastizität oder Pseudoelastizität bezeichnet wird Durch die Anwendung von Stress und Kühlung gebildet werden. Daher kann in einem bestimmten Temperaturbereich auf Austenit Stress angewendet werden Diese Nutzungsweise, Nitinol, wirkt wie ein Superspring mit einer Reihe von Elastizität 10-30-mal so hoch wie gewöhnliche Federmaterialien. ; 32–104 ° F) über AF Diese obere Grenze wird als MD bezeichnet und entspricht der höchsten Temperatur, bei der stressinduzierte Martensitbildung noch möglich ist. Nur die Reaktion auf Stress ist ein Schlupf der austenitischen Mikrostruktur, was zu einer dauerhaften Verformung führt.Nitinol besteht typischerweise aus etwa 50 bis 51 Atomprozent (55 bis 56 Prozent) Nickel. Von etwa 20 ° C bis +110 °. Martensitic "Wenn die Referenztemperatur.Reference -Temperatur normalerweise als Raumtemperatur oder Körpertemperatur (37 ° C; 98 ° F) definiert wird.Ein häufig auftretender Effekt auf Nitinol ist die sogenannte R-Phase. Die R-Phase ist eine weitere Martensitphase, die mit dem oben genannten konkurriert.