Moskva davlat universiteti

ular. M.V.Lomonosova

Materialshunoslik fakulteti

Mavzu: "Shakl xotirasi bo'lgan materiallar."

FNMning V kurs talabasi

Kareeva I.E.

Moskva 2000 yil

Kirish……………………………………………………2

Shakl xotirasi effektini amalga oshirish mexanizmi…………3

Amal qilish sohalari……………………………………………………..7

Shakl xotirasiga ega qotishmalarni tayyorlash……………………….9

Degradatsiya…………………………………………………………..10

Xulosa…………………………………………………………..11

Adabiyotlar……………………………………………………..12

Kirish.

Shakl xotirasi materiallari (MSM) shu asrning 60-yillari oxirida kashf etilgan. 10 yil ichida (70-yillarning oxiri - 80-yillarning boshi) ilmiy jurnallarda ulardan foydalanishning turli imkoniyatlarini tavsiflovchi ko'plab hisobotlar paydo bo'ldi. Hozirgi vaqtda MPF uchun funktsional xususiyatlar aniqlangan: bir va ikki tomonlama xotira effekti, psevdo- yoki superelastiklik, yuqori damping qobiliyati.

MPFlar allaqachon tibbiyotda tanaga implantatsiya qilingan uzoq muddatli ishlaydigan materiallar sifatida keng qo'llanilgan. Ular yuqori elastik xususiyatlarni namoyish etadilar, harorat o'zgarishi bilan shakllarini o'zgartirishga qodir va o'zgaruvchan yuk sharoitida qulab tushmaydi. Titan nikelidiga asoslangan qotishmalarda yuzaga keladigan martensitik tipdagi fazali o'zgarishlarning murakkab tabiati gözenekli tuzilmalarda aniq namoyon bo'ladi. Bunday qotishmalardagi fazali o'tishlar keng histerezis va uzoq harorat oralig'i bilan tavsiflanadi, bunda material shakl xotirasi va o'ta elastiklik ta'sirini ko'rsatadi. Ni-Ti asosidagi qotishmalarga qo'shimcha ravishda, martensitik transformatsiyalar, masalan, Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al kabi tizimlarda mavjud.

Martensitik transformatsiya haroratiga va mexanik xususiyatlarga qarab, shakl xotirasi qotishmalari keng ko'lamli ilovalarga ega.

Shakl xotirasi effektini amalga oshirish mexanizmi.

Martensit.

Martensit - bu sovitish paytida diffuziyasiz polimorf o'zgarish natijasida paydo bo'ladigan kristalli qattiq moddalarning tuzilishi. Nemis metallurgi Martens (1850 - 1914) sharafiga nomlangan. Ushbu transformatsiya paytida panjara deformatsiyasi natijasida metall yuzasida relyef paydo bo'ladi; hajmda ichki stresslar paydo bo'ladi va kristallning o'sishini cheklaydigan plastik deformatsiya paydo bo'ladi. O'sish tezligi 10 3 m / s ga etadi va haroratga bog'liq emas, shuning uchun martensit hosil bo'lish tezligi odatda kristallarning yadrolanishini cheklaydi. Ichki stresslarning qarshi ta'siri kristallarning yadrolanishini fazalarning termodinamik muvozanat nuqtasidan ancha pastga siljitadi va doimiy haroratda o'zgarishlarni to'xtatishi mumkin; shuning uchun hosil bo'lgan martensit miqdori odatda o'ta sovutish bilan ortadi. Elastik energiya minimal bo'lishi kerakligi sababli, martensit kristallari plitalar shaklini oladi. Ichki kuchlanishlar ham plastik deformatsiya bilan bartaraf qilinadi, shuning uchun kristall tarkibida ko'plab dislokatsiyalar mavjud (10 12 sm -2 gacha), yoki qalinligi 100 - 1000 Å bo'lgan egizaklarga bo'linadi. Intragrain chegaralari va dislokatsiyalar martensitni mustahkamlaydi. Martensit sof metallarda (Fe, Co, Ti, Zr, Li va boshqalar), ular asosidagi qattiq eritmalarda, intermetall birikmalarda (CuZn, Cu 3 Al, NiTi, V 3 Si) past haroratli polimorf oʻzgarishlarning tipik mahsulotidir. , AuCd).

Martensitik transformatsiyalar.

Tarkibi evtektikaga yaqin bo'lgan Ni-Ti intermetalik birikmalar xona haroratida kubik (austenit faza) dan monoklinik (martenzitik) fazaga o'tish bilan tavsiflanadi. Bunday transformatsiyalar odatda yuqori kuchlanishlarda qotishmalarda sodir bo'ladi, lekin xotira effekti yoki o'ta elastiklik natijasida transformatsiyalar past kuchlanishlarda ham sodir bo'lishi mumkin. Ostenitik Ni-Ti qotishmalari mexanik yuklar va martensit o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan kuchlanish (8%) ostida o'ta elastik harakatni namoyish etadi. Yukni tushirishda martensit beqaror bo'lib, barcha makroskopik stresslarni qoplagan holda ostenitga aylanadi.

Martensitik transformatsiya polimorf transformatsiya bo'lib, kristallni tashkil etuvchi atomlarning nisbiy joylashuvidagi o'zgarish ularning tartibli harakati orqali sodir bo'ladi va qo'shni atomlarning nisbiy siljishi atomlararo masofaga nisbatan kichikdir. Mikroregionlarda kristall panjaraning qayta tuzilishi odatda uning hujayra deformatsiyasiga to'g'ri keladi va martensit o'zgarishining yakuniy bosqichi bir xil deformatsiyalangan boshlang'ich fazadir. Deformatsiyaning kattaligi kichik (~1-10%) va shunga ko'ra, kristaldagi bog'lanish energiyasiga nisbatan boshlang'ich fazaning oxirgi fazaga bir xil o'tishiga to'sqinlik qiluvchi energiya to'sig'i kichikdir. Metastabil fazada barqarorroq faza mintaqalarining shakllanishi va o'sishi orqali rivojlanadigan martensitik transformatsiyaning zarur sharti fazalar orasidagi tartibli aloqani saqlashdir. Bir xil fazaga o'tish uchun kichik to'siq bilan interfaza chegaralarining tartiblangan tuzilishi ularning past energiyasi va yuqori harakatchanligini ta'minlaydi. Natijada, yangi faza kristallarining (martensit kristallari) yadrolanishi uchun zarur bo'lgan ortiqcha energiya kichik bo'lib, fazalar muvozanatidan biroz og'ish bilan boshlang'ich fazadagi nuqsonlarning energiyasi bilan taqqoslanadigan bo'ladi. Shuning uchun martensit kristallarining yadrolanishi yuqori tezlikda sodir bo'ladi va termal tebranishlarni talab qilmasligi mumkin. Martensit o'zgarishida muhim rolni fazalar chegaralari bo'ylab juftlashgan kristall panjaralarning elastik moslashuvi tufayli yuzaga keladigan ichki stresslar o'ynaydi. Elastik kuchlanish maydonlari izolyatsiya qilingan, buzilmagan fazalar uchun haqiqiy termodinamik muvozanat holatiga nisbatan o'zaro ta'sir qiluvchi fazalarning muvozanat nuqtasining siljishiga olib keladi; Shunga ko'ra, martensitik transformatsiya boshlangan harorat haqiqiy muvozanat haroratidan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Elastik kuchlanish energiyasini minimallashtirish istagi martensit kristallarining morfologiyasi, ichki tuzilishi va nisbiy holatini aniqlaydi. Yangi faza kristallografik o'qlarga nisbatan ma'lum bir tarzda yo'naltirilgan yupqa plitalar shaklida hosil bo'ladi. Plitalar, qoida tariqasida, monokristallar emas, balki tekis-parallel domenlar paketlari - kristall panjaraning (egizaklar) yo'nalishi bo'yicha farqlanadigan yangi fazaning mintaqalari. Turli sohalardan kuchlanish maydonlarining aralashuvi ularning qisman yo'q qilinishiga olib keladi. Elastik maydonlarning yanada qisqarishiga muntazam ravishda joylashtirilgan plitalar ansambllarini shakllantirish orqali erishiladi. Ya'ni, martensitik transformatsiya natijasida strukturaviy komponentlarning joylashuvida o'ziga xos ierarxik tartib (yig'inlar - plitalar - domenlar) bilan polikristal faza hosil bo'ladi. Muayyan sharoitlarda martensit o'zgarishi paytida ichki stresslarning oshishi ikki fazali termoelastik muvozanatning o'rnatilishiga olib keladi, bu tashqi sharoitlar o'zgarganda teskari siljiydi: mexanik yuklar ta'sirida yoki harorat o'zgarganda, alohida kristallarning o'lchamlari va ularning o'lchamlari. raqam o'zgarishi. Martenzitik o'zgarishlar ko'plab kristall materiallarda uchraydi: sof metallar, ko'plab qotishmalar, ionli, kovalent va molekulyar kristallar.

Martenzit o'zgarishi (plastik deformatsiyadan so'ng qizdirilganda asl shaklini tiklaydigan o'ta elastik qotishmalarni yaratish - xotira effekti), shuningdek, martensit o'zgarishi va ba'zi metallarda o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarining paydo bo'lishi o'rtasidagi bog'liqlik (o'ta elastik qotishmalarning yaratilishi) jarayonida teskari shakl o'zgarishining katta istiqbollari mavjud. . Martenzitik o'zgarishlar ko'plab strukturaviy o'zgarishlarning asosini tashkil qiladi, buning natijasida termal va mexanik ishlov berish yordamida kristall materiallarning xususiyatlarining yo'naltirilgan o'zgarishi amalga oshiriladi.

Gözenekli titanium nikelid qotishmalarining xususiyatlari.

Quyma titan bilan solishtirganda, gözenekli titanium nikelidida martensitik transformatsiyaning keng harorat oralig'i mavjudligi elektr qarshiligining harorat egri chizig'ida aks etadi. G'ovakli qotishmalarda martensitik o'tish to'liq emasligi va quyma qotishmalarga qaraganda kengroq harorat oralig'ida sodir bo'lishi ko'rsatilgan. Shunday qilib, bir xil tarkibdagi gözenekli bo'lmagan (quyma) qotishma bilan solishtirganda, gözenekli titanium nikelidning muhim xususiyati fazali o'zgarishlarning keng harorat oralig'i hisoblanadi. Taxminan 250 0 S ni tashkil qiladi, ya'ni quyma qotishma transformatsiyalari oralig'idan (30-40 0 S) sezilarli darajada oshadi. Fazali o'zgarishlarning harorat oralig'ining oshishi gözenekli titanium nikelidning tuzilishi bilan bog'liq. Hajmi omili ham muhimdir, chunki yupqa ko'priklar va massiv hududlarda martensit o'zgarishi boshqacha namoyon bo'ladi. Ushbu omillarning ta'siri titan nikelidiga asoslangan g'ovakli materiallardagi fazaviy o'zgarishlar turli haroratlarda turli hududlarda boshlanib, harorat o'qi bo'ylab histerezisni kengaytiradi, mos ravishda transformatsiyalarning harorat diapazonlari va shakl xotirasining namoyon bo'lish intervallarini kengaytiradi. nikelid titan asosidagi gözenekli qotishmalarda ta'sir va superelastiklik.

1-rasm Titanium nikelid asosidagi g'ovakli (1) va quyma (2) qotishmalarda qaytariladigan xotira effekti va oquvchanlik kuchining haroratga bog'liqligi.

1-rasmda g'ovakli va quyma qotishmalarda shakl xotirasi ta'siri ko'rsatilgan. G'ovakli qotishmada shakl xotirasi effekti quyma qotishmaga qaraganda kengroq harorat oralig'ida o'zini namoyon qiladi va g'ovakli materialdagi qoldiq plastik deformatsiya quymaga qaraganda ancha sezilarli (1-rasmda). Quyma titanium nikelidida deyarli to'liq (100% gacha) shaklni tiklash 6 - 8% deformatsiyadan so'ng va keyinchalik MT harorat oralig'idan yuqori qizdirilgandan so'ng sodir bo'ladi (1-rasm). Quyma titan nikelidining deformatsiyalanish darajasi ortishi bilan dislokatsiya nuqsonlari hosil bo'ladi, ular martensit o'zgarishlardan farqli o'laroq, qaytarilmasdir. Martensitik mexanizm bo'yicha qaytariladigan deformatsiya bosqichi qaytarilmas plastik deformatsiya bosqichi bilan almashtiriladi. Hatto past yuklarda ham elastik deformatsiyaning kattaligi chegaradan oshib ketadigan joylar paydo bo'ladi. Bundan farqli o'laroq, gözenekli qotishmalarda, hatto minimal deformatsiyalar bilan ham, shaklni tiklash darajasi 85% dan oshmaydi. Shaklni tiklash darajasi g'ovaklikka, g'ovak hajmining taqsimlanishiga va martensitik kesish kuchlanish darajasiga bog'liq, ya'ni. g'ovakli jismlarning deformatsiyasining o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq. Titan nikelidining turli porozliklarga ega bo'lgan deformatsiyaga bog'liqliklarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, qotishmaning oquvchanligi g'ovaklikning oshishi bilan kamayadi.

UMUMIY MA'LUMOT

Metalllardagi shakl xotirasi effekti (SME) topilishi haqli ravishda materialshunoslikning eng muhim yutuqlaridan biri hisoblanadi, hozirda intensiv o'rganilmoqda va bir qator hollarda texnologiyada muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda.

Ushbu hodisaga ilmiy qiziqish KO'Kning jismoniy tabiati va mexanizmini tushunish istagi bilan belgilanadi, bu esa qattiq jismlarning noelastik xatti-harakatlari haqidagi fundamental tushunchani kengaytiradi. Amaliy nuqtai nazardan, ushbu tadqiqotlar metallardagi KO'K allaqachon texnologiyada qo'llash uchun keng istiqbollarni ochib, printsipial jihatdan yangi funktsional xususiyatlarga ega elementlar va qurilmalarni yaratishga imkon berayotgani bilan rag'batlantiriladi.

Yaqin vaqtgacha elastik bo'lmagan deformatsiya plastik deb hisoblangan va qaytarilmas deb hisoblangan. Kristallarning plastik deformatsiyasi kristall panjara nuqsonlari - elementar deformatsiya tashuvchilari harakati tufayli yuzaga keladi, ular nuqta nuqsonlari va (yoki) dislokatsiyalardir. Shuni ta'kidlash kerakki, umumiy holatda, yukni olib tashlaganingizdan so'ng, deformatsiyadan keyingi yangi pozitsiyalarda dislokatsiyalar va (yoki) nuqta nuqsonlari barqaror bo'lib chiqishi mumkin, ya'ni asl holatdan afzal emas. Buning oqibati elastik bo'lmagan deformatsiyaning deyarli to'liq qaytarilmasligidir. Amalda kuzatilgan mexanik ta'sir yuk tushirishdan keyin nuqsonlarning bir oz teskari harakati bilan bog'liq, 10 -4 -10 -3 nisbiy deformatsiyadan oshmaydi va e'tiborsiz qolishi mumkin.

Yuqoridagi mexanizmlar bilan bir qatorda kristallning mexanik egizaklanishi natijasida plastik deformatsiya paydo bo'lishi mumkin.

So'nggi o'n yilliklarda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, materiallarning keng sinfi (titan nikelid TiNi asosidagi qotishmalar, murakkab tarkibli guruch va bronza va boshqalar) mavjud bo'lib, ularda teskari martensitik o'zgarishlar tufayli plastiklikning elementar akti amalga oshiriladi. elastik egizaklik va noelastik deformatsiyaning qonuniyatlarini tubdan o'zgartiruvchi bir qator boshqa jarayonlar. Bu qotishmalarda, xususan, shakl xotirasi effekti deb ataladigan elastik bo'lmagan deformatsiyaning to'liq yoki qisman qaytarilishi kuzatilishi mumkin.

Shakl xotira effekti

KO'B fenomenologiyasini quyidagicha tasvirlash mumkin. Namuna past haroratda deformatsiyalanadi (masalan, cho'zish orqali). M d (25.5-rasm, A). Stressga erishilganda, namuna plastik deformatsiyalanadi (bo'lim AB) va bu deformatsiya deyiladi bosqichi(e f), chunki u "austenit-martensit" yoki "martensit-martensit" fazalarining o'zgarishi yoki ularning kombinatsiyasi natijasida yuzaga keladi. Ba'zi hollarda fazaviy plastik deformatsiya bir necha bosqichda sodir bo'lishi mumkin, bu ko'p bosqichli fazali transformatsiyalar bilan belgilanadi (masalan, Cu-Al-Ni da).

Guruch. 25.5. KO'Kni amalga oshirish sxemasi ( A) va shaklni tiklash darajasining dastlabki deformatsiyaga bog'liqligi ( b)

Yukni tushirgandan so'ng (bo'lim Quyosh) faza deformatsiyasi (e f) namunada saqlanadi. Namuna harorat oralig'ida sodir bo'lgan teskari martensit o'zgarishi natijasida qizdirilganda ( A n - A j) faza deformatsiyasi tiklanadi (bo'lim SD). Bu, aslida, nima shakl xotira effekti.

Qayta tiklangan deformatsiya e tiklangan taqdirda< e ф, в образце сохраняется некоторая остаточная деформация e ост, накапливаемая в результате инициализации необратимых каналов пластичности, например, дислокационных.

Tibbiyotda ishlatiladigan (ruxsat etilgan) shakl xotirasi qotishmalarining asosi titanium (Ti) va nikel (Ni) - titanium nikelid (chet elda nitinol sifatida tanilgan) birikmasidir. Titan nikelid yaxshi mustahkamlik, egiluvchanlik, korroziyaga chidamlilik, inson tanasida deyarli to'liq [biologik] inertlikka ega (bu titan nikelidini implant sifatida keng qo'llash imkonini beradi), yuqori yumshatish qobiliyatiga (tebranish energiyasini singdirish) va katta shakl xotira effektiga ega - harorat o'zgarganda asl shaklini katta kuch bilan tiklashning paydo bo'lishi.

Titan nikelid boshqa qotishmalarga nisbatan afzalliklarga ega, chunki uning yuzasida himoya oksidi plyonkasi hosil bo'lib, uning biologik inertligi va korroziyaga chidamliligi darajasini sezilarli darajada oshiradi. Oksid plyonkasi (titan dioksidi) bir necha daqiqada kislorodli atmosferada o'z-o'zidan hosil bo'lib, qalinligi 10 dan 100 nm gacha bo'ladi va plazma oqsillari, organik va minerallashgan suyak matritsasi yotqizilishi mumkin bo'lgan barqaror keramik birikma. Nikelid-titanli gözenekli tuzilmalarning omon qolish darajasi ularning to'qimalar bilan o'zaro ta'siri bilan bog'liq. Hayvonlar ustida olib borilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, kontakt to'qimalari va nikelid-titan implantlari o'rtasida bog'liqlik bor: biriktiruvchi to'qima metall konstruktsiyaning teshiklariga o'sib boradi, ularni asta-sekin to'ldiradi va relyefni takrorlaydi, interfaza chegarasida mexanik fiksatsiyani ta'minlaydi. Titan nikelidining tanada qolish vaqtining oshishi bilan teshiklar va implant atrofidagi to'qimalar tuzilmalarining siqilishi kuzatiladi.

Titan-nikel qotishmasining shakl xotirasi ta'sirining mohiyati quyidagilarga to'g'ri keladi. [Berilgan] yuqori harorat holatida qotishma etarlicha egiluvchan bo'lib, unga kerakli geometrik shakl berilishi mumkin. Ma'lum bir haroratga (Md) sovutilganda, struktura elastik bo'ladi va uni o'rnatish qulay bo'lgan shaklga qo'lda sezilarli kuch sarflamasdan deformatsiyalanishi mumkin. Belgilangan haroratga qizdirilganda - dastlabki shaklni tiklashning boshlanishi (Anv) va oxiri (Akv) harorati - struktura o'zining asl shaklini tiklashga intiladi (va shu bilan birga, tibbiy foydalanish doirasida, ishonchli fiksatsiya va suyak bo'laklarini bir xil siqishni ta'minlaydi). Shunday qilib, shakl xotirasi effekti shundan iboratki, titan va nikel qotishmasidan tayyorlangan va ma'lum bir harorat ostida sovutilgan mahsulot (implant) osongina deformatsiyalanishi mumkin; lekin mahsulot shaklini tiklashning boshlanishi va oxiri (Anv va Akv) harorat oralig'ida qizdirilganda, bu deformatsiya bartaraf qilinadi va mahsulot aynan o'zining asl shaklini tiklaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, AQ haroratidan yuqori material o'ta egiluvchanlikni namoyon qiladi: yuklash paytida yuzaga keladigan mahsulotning sezilarli nochiziqli deformatsiyalari tushirish vaqtida butunlay yo'q qilinadi. Titan nikelid mahsulotlarining superelastik xususiyatlari ko'p jihatdan biologik to'qimalarga o'xshaydi. Shu sababli, titanium nikelid asosidagi qotishmalardan an'anaviy strukturaviy qotishmalardan (zanglamaydigan po'latlar, titanium va kobalt qotishmalari) farqli o'laroq, biologik to'qimalarga o'xshash "yuk ostida" o'zini tutadigan tuzilmalarni yaratish mumkin - suyaklar, ligamentlar, va boshqalar.

Titan nikelididan tayyorlangan metall konstruktsiyalarni muvaffaqiyatli ishlatish uchun ular qat'iy tartibga solinadigan texnik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak: harorat (Md, Anv, Akv), deformatsiya, kuch, shuningdek, yuqori ishonchlilik. Deformatsiya xususiyatlariga strukturani cho'zish, siqish yoki egish mumkin bo'lgan maksimal qiymatlar kiradi. Ushbu qiymatlardan oshib ketish qizdirilganda strukturaning asl shaklini to'liq tiklashga va uning ish faoliyatini yo'qotishiga olib kelishi mumkin. Kuchlilik xususiyatlariga strukturaning qizdirilganda paydo bo'ladigan siqish (chalg'itish) kuchlari va tashqi yuklarga qarshilikning qattiqligi kiradi. Bunday tuzilmalarning ishonchliligi, qoida tariqasida, tsiklik yuklarga (kamida 50 000 tsikl) takroriy ta'sir qilishda ularning harorat va quvvat xususiyatlarini yiqilmasligi yoki o'zgartirmaslik qobiliyati tushuniladi. Ushbu xususiyatlarning qotishmaning aniq kimyoviy tarkibiga va mahsulotlarni ishlab chiqarish texnologiyasiga murakkab bog'liqligi tufayli uzoq vaqt davomida ularning kerakli darajasini ta'minlash mumkin emas edi. Bu ko'pincha jarrohlik paytida ularni o'rnatishda qiyinchiliklarga olib keldi va ba'zi hollarda noqulay oqibatlarga olib keldi. Shunday qilib, harorat ko'rsatkichlariga rioya qilmaslik strukturaning asl shakliga qaytmasligiga yoki juda tez qaytib kelishiga va jarrohning uni to'g'ri o'rnatishga vaqti yo'qligiga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, strukturaning dastlabki deformatsiyasi (suyuq azot, xloroetil va boshqalar) uchun kuchli sovutgichlardan foydalanish kerak edi. Kuchlilik xususiyatlariga rioya qilmaslik, shuningdek, juda kam siqilish (chalg'itish) yoki struktura va suyak tuzilishini yo'q qilish xavfi bilan tahdid qiladi.

So'nggi yillarda metallurgiya va titanium nikelid mahsulotlarini ishlab chiqarish texnologiyasi sezilarli darajada o'zgardi. Shunday qilib, MATI-Medtech da Rossiya davlat texnologiya universitetida. K.E. Tsiolkovskiy titanium nikelid asosidagi qotishmalardan mahsulotlar ishlab chiqarish uchun original texnologiyani ishlab chiqdi. Ushbu texnologiya KIMPF OAJ tomonidan neyroxirurgiya, travmatologiya va ortopediya uchun o'z-o'zini tartibga soluvchi kompressiyali har xil turdagi implantlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Ushbu mahsulotlar harorat xususiyatlarini saqlab qolishning yuqori aniqligi (± GS) bilan tavsiflanadi: Md = 10 °C; AQ = 27 °C; Anv = 35 ° C. Quvvat xususiyatlari implantlarning maqsadiga bog'liq va 100 N aniqlikda saqlanadi.

Titan nikelididan tayyorlangan implantlar tananing tuzilmalariga ma'lum bir siqilish yoki chalg'itish ta'siriga ega bo'lishi sababli, ko'plab tadqiqotlar travmatologiya, ortopediya va vertebrologiyada yuqoridagi qotishma ushlagichlaridan foydalanishga bag'ishlangan (200 dan ortiq). travmatologiya va vertebrologiyada foydalanish uchun titanium nikeliddan tayyorlangan implantlarning turli dizaynlari ixtiro qilingan). Orqa miya jarrohligida bu qotishma umurtqali jismlarning yoriqlarini davolash (tuzatish) uchun ishlatiladi. Titan nikelid implantlari lomber umurtqa pog'onasining degenerativ lezyonlarini jarrohlik davolashda tanalararo termoyadroviyning turli turlari uchun muvaffaqiyatli qo'llanilishi mumkin. Osseointegratsion xususiyatlarga ega bo'lgan titanium nikelid autolog suyakdan foydalanmasdan tanalararo suyak-metall blokining shakllanishini ta'minlaydi, bu operatsiyani soddalashtiradi va uning shikastlanishini kamaytiradi. Donor suyak to'qimasidan foydalanish mumkin bo'lmaganda, superelastik materiallar yordamida umurtqa pog'onasini qo'llab-quvvatlash qobiliyatini tiklash uchun zamonaviy usullar ishlab chiqilgan. Titan nikelid tuzilmalarining chalg'itishni ta'minlash qobiliyati kifotik, skoliotik va kifoskoliotik o'murtqa deformatsiyalarni davolashda qo'llanilishini topdi. Ko'krak qafasi jarrohligida, pektus ekskavatumni tuzatishda, torakoplastikadan keyin sternokostal kompleksni tuzatish uchun titanium nikelid qo'llab-quvvatlash plitasi ishlatiladi.

Yelka kamarining shikastlanishlarini jarrohlik davolash usullari, artikulyar sinishlar uchun osteosintez, quvurli suyaklarning sinishi (shu jumladan, soxta bo'g'inlarni jarrohlik davolash uchun g'ovakli titan nikelid tuzilmalarini qo'llash bo'yicha ko'rsatmalar, siqish va maydalangan sinishlar). suyak to'qimalarining etishmovchiligi bilan). Metatarsal suyaklar va qo'l suyaklarining shikastlanishi uchun miniatyura implantlari yordamida yumshoq davolash usullari ham ishlab chiqilgan. Neyroxirurgiyada titan nikulid bosh suyagi poydevori va/yoki tonozining operatsiyadan keyingi nuqsonlarini (saraton kasalligi bilan og'rigan bemorlarda) almashtirish uchun ishlatiladi, bu jarrohlik aralashuvining davomiyligini qisqartiradi, yara yuzasini davolash vaqtini qisqartiradi va jarohatlar sonini sezilarli darajada kamaytiradi. endoprostetikaning asoratlari (saraton kasalligini davolashning darhol va uzoq muddatli natijalariga salbiy ta'sir ko'rsatmasdan).

(Gözenekli) titan nikelid asosidagi qotishmalar tish protezlari, rekonstruktiv operatsiyalar va boshqalar uchun jag'-jag' jarrohligida qo'llaniladi (titan nikelid asosidagi qotishmalardan tayyorlangan gözenekli-o'tkazuvchan tish implantlari qattiq ortopedik tuzilmalar uchun ishonchli tayanch yaratish imkonini beradi). Implantlardan foydalanishning istiqbolli yo'nalishlaridan biri bu oftalmik jarrohlikdir. Nikelid-titan tuzilmalari qoniqarli kosmetik ta'sirga erishish uchun enukleatsiyadan keyin ko'z olmasining to'liq dumini hosil qilish uchun ishlatiladi. Ko'z ichi linzalarini mahkamlash uchun mutlaqo yangi material titanium nikeliddan tayyorlangan elastik elementlardir. Yupqa implantlar glaukomaning turli shakllarini davolashda drenajlash uchun ishlatilishi mumkin. Nikel-titan qotishmasi asosidagi ko'z ichi implantlari yordamida retinal ajralishlarni davolashning jarrohlik usullarini ishlab chiqish ushbu sohadagi eng istiqbolli yo'nalishlardan biridir. Titan nikelididan tayyorlangan endoprotezlar traxeya, bronxlar va qizilo'ngachni turli etiologiyali stenozlarda, shuningdek, traxeozofagial oqmalarni davolash bosqichida stentlash uchun ishlatiladi. Masalan, mahalliy darajada rivojlangan halqum saratoni bilan og'rigan bemorlarda nikelid-titan qotishmasidan tayyorlangan protez bilan rezektsiya qilinganidan keyin laringeal ramkani tiklash nafas olish va ovozni shakllantirish funktsiyalarini ta'minlashga imkon beradi, bu esa bemorlarning hayot sifatini yaxshilaydi va operatsiyadan keyin nutqni tiklash mashqlarini o'tkazish imkoniyati.

Otorinolaringologiyada superelastik nikelid-titan qotishmalaridan foydalanishning hozirgi tendentsiyalari va istiqbollari endoprostetik va rekonstruktiv quloq protezlari, timpanoplastika va boshqalar bilan ifodalanadi. Klinik amaliyotda nikelid-titan mash bilan estrodiol hernioplastika keng qo'llaniladi. Eksperimental tadqiqotlar mahalliy bakterial ifloslanish sharoitida titan nikelididan tayyorlangan to'rli implantlardan foydalanish imkoniyatini ko'rsatdi. Bu ularni parakolostomiya churralari, ligature oqmalari bilan churra va ichak oqmalarida qorin bo'shlig'i devoridagi plastik jarrohlikda qo'llash imkonini berdi. Shuningdek, qorin bo'shlig'i jarrohligida o't yo'llarining obstruktsiyasi, teshilgan oshqozon yarasi, oshqozon va jigar rezeksiyasi, kompression gemorroyektomiya va boshqalarni davolashda siqish anastomozlarini (titan nikelididan tayyorlangan asboblar yordamida hosil qilingan) yaratish usullari ishlab chiqilgan. Titan nikelididan tayyorlangan siqish implantasi yonma-yon ichak anastomozida foydalanish uchun ishlab chiqilgan. Urologlar amaliyotida qovuq sfinkterini mustahkamlash uchun titanium nikeliddan tayyorlangan sfinkter protezlari qo'llaniladi. Akusherlar va ginekologlar amaliyotida eksperimental polikistik kasalligi bo'lgan hayvonlarning tuxumdonlariga superelastik titan nikelid qisqichlarini qo'llash o'sish jarayonlarining kuchayishiga va etuk follikullarning paydo bo'lishiga, kist-atretik follikullar tarkibining pasayishiga va ozgina pasayishiga olib keladi. tuxumdon stromasida proliferativ-sklerotik o'zgarishlar intensivligining pasayishi.

O'z-o'zidan kengayadigan nitinol okklyuzivlaridan foydalanish atriyal septal nuqsonni minimal invaziv transkateter bilan tuzatishga imkon beradi. Uzunlamasına sternotomiyadan so'ng sternumning tashqi osteosintezi uchun titanium nikeliddan tayyorlangan halqa fiksatorlari ishlab chiqilgan. Qisqichlar 9 ta standart o'lchamga ega bo'lib, ular oyoqlarning uzunligida farqlanadi, bu ularni turli xil tanadagi bemorlarda qo'llash imkonini beradi. Ushbu fiksatorlarning afzalliklari osteosintez uchun optimal siqish kuchini yaratish, fiksator bilan aloqa qilish joyida suyak rezorbsiyasining yo'qligi, osteoporoz uchun foydalanish imkoniyati va o'rnatish qulayligidir. O'z-o'zidan kengayadigan titanium nikeliddan foydalanishning eng istiqbolli yo'nalishlaridan biri endovaskulyar jarrohlikdir. Stentlar murakkab lazer texnologiyasidan foydalangan holda bitta matritsali naychadan tayyorlanadi. Birinchi marta 1986 yilda Frantsiyada Jak Pyuel va Ulrix Sigvart koronar arteriyaga o'z-o'zidan kengayadigan nitinol stentini joylashtirdilar. Birinchi muvaffaqiyatli implantatsiyadan so'ng, bunday stentlar Evropa va Amerikaning ko'plab mamlakatlarida angioplastikaning o'tkir asoratlarini, birinchi navbatda, aralashuv paytida tomirning to'satdan tiqilib qolishini bartaraf etish uchun qo'llanila boshlandi. Nitinol stentlarining afzalliklari ularning noreaktivligi, yengilligi, xavfsizligi va yetkazib berishning aniqligi, yuqori moslashuvchanligi, yaxshi radial barqarorlikka ega bo'lgan arteriya shakli va fiziologik egilishlariga optimal moslashuvidir. Qon tomir endoprotezlarini (stentlarni) qo'llash yurak-qon tomir tizimining ko'plab kasalliklarini davolashga yondashuvni sezilarli darajada o'zgartirdi. Hozirgi vaqtda arterial stentlarning 60 dan ortiq turli dizaynlari mavjud.

nomidagi Moskva davlat universiteti. M.V. Lomonosov

Materialshunoslik fakulteti

Mavzu: "Shakl xotirasi bo'lgan materiallar."

FNMning V kurs talabasi

Kareeva I.E.

Moskva 2000 yil

Kirish……………………………………………………2
Shakl xotirasi effektini amalga oshirish mexanizmi…………3
Amal qilish sohalari……………………………………………………..7
Shakl xotirasiga ega qotishmalarni tayyorlash……………………….9
Degradatsiya…………………………………………………………..10
Xulosa…………………………………………………………..11
Adabiyotlar……………………………………………………..12
Kirish.

Shakl xotirasi materiallari (MSM) shu asrning 60-yillari oxirida kashf etilgan. 10 yil ichida (70-yillarning oxiri - 80-yillarning boshi) ilmiy jurnallarda ulardan foydalanishning turli imkoniyatlarini tavsiflovchi ko'plab hisobotlar paydo bo'ldi. Hozirgi vaqtda MPF uchun funktsional xususiyatlar aniqlangan: bir va ikki tomonlama xotira effekti, psevdo- yoki superelastiklik, yuqori damping qobiliyati.

MPFlar allaqachon tibbiyotda tanaga implantatsiya qilingan uzoq muddatli ishlaydigan materiallar sifatida keng qo'llanilgan. Ular yuqori elastik xususiyatlarni namoyish etadilar, harorat o'zgarishi bilan shakllarini o'zgartirishga qodir va o'zgaruvchan yuk sharoitida qulab tushmaydi. Titan nikelidiga asoslangan qotishmalarda yuzaga keladigan martensitik tipdagi fazali o'zgarishlarning murakkab tabiati gözenekli tuzilmalarda aniq namoyon bo'ladi. Bunday qotishmalardagi fazali o'tishlar keng histerezis va uzoq harorat oralig'i bilan tavsiflanadi, bunda material shakl xotirasi va o'ta elastiklik ta'sirini ko'rsatadi. Ni-Ti asosidagi qotishmalarga qo'shimcha ravishda, martensitik transformatsiyalar, masalan, Pt-Ti, Pt-Ga, Pt-Al kabi tizimlarda mavjud.

Martensitik transformatsiya haroratiga va mexanik xususiyatlarga qarab, shakl xotirasi qotishmalari keng ko'lamli ilovalarga ega.
Shakl xotirasi effektini amalga oshirish mexanizmi.

Martensit.

Martensit - bu sovitish paytida diffuziyasiz polimorf o'zgarish natijasida paydo bo'ladigan kristalli qattiq moddalarning tuzilishi. Nemis metallurgi Martens (1850 - 1914) sharafiga nomlangan.
Ushbu transformatsiya paytida panjara deformatsiyasi natijasida metall yuzasida relyef paydo bo'ladi; hajmda ichki stresslar paydo bo'ladi va kristallning o'sishini cheklaydigan plastik deformatsiya paydo bo'ladi.
O'sish tezligi 103 m / s ga etadi va haroratga bog'liq emas, shuning uchun martensit hosil bo'lish tezligi odatda kristallarning yadrolanishini cheklaydi.
Ichki stresslarning qarshi ta'siri kristallarning yadrolanishini fazalarning termodinamik muvozanat nuqtasidan ancha pastga siljitadi va doimiy haroratda o'zgarishlarni to'xtatishi mumkin; shuning uchun hosil bo'lgan martensit miqdori odatda o'ta sovutish bilan ortadi. Elastik energiya minimal bo'lishi kerakligi sababli, martensit kristallari plitalar shaklini oladi.
Ichki kuchlanishlar ham plastik deformatsiya bilan bartaraf qilinadi, shuning uchun kristall tarkibida ko'plab dislokatsiyalar mavjud (1012 sm-2 gacha), yoki qalinligi 100 - 1000 E. bo'lgan egizaklarga bo'linadi. Intragrain chegaralari va dislokatsiyalar martensitni mustahkamlaydi. Martensit sof metallarda (Fe, Co, Ti, Zr, Li va boshqalar), ular asosidagi qattiq eritmalarda, intermetall birikmalarda (CuZn, Cu3Al, NiTi, V3Si, AuCd) past haroratli polimorf oʻzgarishlarning tipik mahsulotidir.

Martensitik transformatsiyalar.

Tarkibi evtektikaga yaqin bo'lgan Ni-Ti intermetalik birikmalari kubikdan (austenit fazadan) monoklinikga o'tish bilan tavsiflanadi.
xona haroratida (martenzitik) faza. Bunday transformatsiyalar odatda yuqori kuchlanishlarda qotishmalarda sodir bo'ladi, lekin xotira effekti yoki o'ta elastiklik natijasida transformatsiyalar past kuchlanishlarda ham sodir bo'lishi mumkin. Ostenitik Ni-Ti qotishmalari mexanik yuklar va martensit o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan kuchlanish (8%) ostida o'ta elastik harakatni namoyish etadi. Yukni tushirishda martensit beqaror bo'lib, barcha makroskopik stresslarni qoplagan holda ostenitga aylanadi.

Martensitik transformatsiya polimorf transformatsiya bo'lib, kristallni tashkil etuvchi atomlarning nisbiy joylashuvidagi o'zgarish ularning tartibli harakati orqali sodir bo'ladi va qo'shni atomlarning nisbiy siljishi atomlararo masofaga nisbatan kichikdir. Mikroregionlarda kristall panjaraning qayta tuzilishi odatda uning hujayra deformatsiyasiga to'g'ri keladi va martensit o'zgarishining yakuniy bosqichi bir xil deformatsiyalangan boshlang'ich fazadir. Deformatsiyaning kattaligi kichik (~1-10%) va shunga ko'ra, kristaldagi bog'lanish energiyasiga nisbatan boshlang'ich fazaning oxirgi fazaga bir xil o'tishiga to'sqinlik qiluvchi energiya to'sig'i kichikdir. Metastabil fazada barqarorroq faza mintaqalarining shakllanishi va o'sishi orqali rivojlanadigan martensitik transformatsiyaning zarur sharti fazalar orasidagi tartibli aloqani saqlashdir.
Bir xil fazaga o'tish uchun kichik to'siq bilan interfaza chegaralarining tartiblangan tuzilishi ularning past energiyasi va yuqori harakatchanligini ta'minlaydi. Natijada, yangi faza kristallarining (martensit kristallari) yadrolanishi uchun zarur bo'lgan ortiqcha energiya kichik bo'lib, fazalar muvozanatidan biroz og'ish bilan boshlang'ich fazadagi nuqsonlarning energiyasi bilan taqqoslanadigan bo'ladi. Shuning uchun martensit kristallarining yadrolanishi yuqori tezlikda sodir bo'ladi va termal tebranishlarni talab qilmasligi mumkin. Martensit o'zgarishida muhim rolni fazalar chegaralari bo'ylab juftlashgan kristall panjaralarning elastik moslashuvi tufayli yuzaga keladigan ichki stresslar o'ynaydi. Elastik kuchlanish maydonlari izolyatsiya qilingan, buzilmagan fazalar uchun haqiqiy termodinamik muvozanat holatiga nisbatan o'zaro ta'sir qiluvchi fazalarning muvozanat nuqtasining siljishiga olib keladi; Shunga ko'ra, martensitik transformatsiya boshlangan harorat haqiqiy muvozanat haroratidan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Elastik kuchlanish energiyasini minimallashtirish istagi martensit kristallarining morfologiyasi, ichki tuzilishi va nisbiy holatini aniqlaydi. Yangi faza kristallografik o'qlarga nisbatan ma'lum bir tarzda yo'naltirilgan yupqa plitalar shaklida hosil bo'ladi. Plitalar, qoida tariqasida, monokristallar emas, balki tekis-parallel domenlar paketlari - kristall panjaraning yo'nalishi bo'yicha farqlanadigan yangi fazaning mintaqalari.
(ikki marta). Turli sohalardan kuchlanish maydonlarining aralashuvi ularning qisman yo'q qilinishiga olib keladi. Elastik maydonlarning yanada qisqarishiga muntazam ravishda joylashtirilgan plitalar ansambllarini shakllantirish orqali erishiladi. Ya'ni, martensitik transformatsiya natijasida strukturaviy komponentlarning joylashuvida o'ziga xos ierarxik tartib (yig'inlar - plitalar - domenlar) bilan polikristal faza hosil bo'ladi. Muayyan sharoitlarda martensit o'zgarishi paytida ichki stresslarning oshishi ikki fazali termoelastik muvozanatning o'rnatilishiga olib keladi, bu tashqi sharoitlar o'zgarganda teskari siljiydi: mexanik yuklar ta'sirida yoki harorat o'zgarganda, alohida kristallarning o'lchamlari va ularning o'lchamlari. raqam o'zgarishi. Martenzitik o'zgarishlar ko'plab kristall materiallarda uchraydi: sof metallar, ko'plab qotishmalar, ionli, kovalent va molekulyar kristallar.

Martenzit o'zgarishi (plastik deformatsiyadan so'ng qizdirilganda asl shaklini tiklaydigan o'ta elastik qotishmalarni yaratish - xotira effekti), shuningdek, martensit o'zgarishi va ba'zi metallarda o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarining paydo bo'lishi o'rtasidagi bog'liqlik (o'ta elastik qotishmalarning yaratilishi) jarayonida teskari shakl o'zgarishining katta istiqbollari mavjud. . Martenzitik o'zgarishlar ko'plab strukturaviy o'zgarishlarning asosini tashkil qiladi, buning natijasida termal va mexanik ishlov berish yordamida kristall materiallarning xususiyatlarining yo'naltirilgan o'zgarishi amalga oshiriladi.

Gözenekli titanium nikelid qotishmalarining xususiyatlari.

Quyma titan bilan solishtirganda, gözenekli titanium nikelidida martensitik transformatsiyaning keng harorat oralig'i mavjudligi elektr qarshiligining harorat egri chizig'ida aks etadi. G'ovakli qotishmalarda martensitik o'tish to'liq emasligi va quyma qotishmalarga qaraganda kengroq harorat oralig'ida sodir bo'lishi ko'rsatilgan. Shunday qilib, bir xil tarkibdagi gözenekli bo'lmagan (quyma) qotishma bilan solishtirganda, gözenekli titanium nikelidning muhim xususiyati fazali o'zgarishlarning keng harorat oralig'i hisoblanadi. Bu taxminan 250 0 S ni tashkil qiladi, ya'ni quyma qotishmaning o'zgarishi oralig'idan (30-400 S) sezilarli darajada oshadi. Fazali o'zgarishlarning harorat oralig'ining oshishi gözenekli titanium nikelidning tuzilishi bilan bog'liq. Hajmi omili ham muhimdir, chunki yupqa ko'priklar va massiv hududlarda martensit o'zgarishi boshqacha namoyon bo'ladi. Ushbu omillarning ta'siri titan nikelidiga asoslangan g'ovakli materiallardagi fazaviy o'zgarishlar turli haroratlarda turli hududlarda boshlanib, harorat o'qi bo'ylab histerezisni kengaytiradi, mos ravishda transformatsiyalarning harorat diapazonlari va shakl xotirasining namoyon bo'lish intervallarini kengaytiradi. nikelid titan asosidagi gözenekli qotishmalarda ta'sir va superelastiklik.

1-rasmda g'ovakli va quyma qotishmalarda shakl xotirasi ta'siri ko'rsatilgan. G'ovakli qotishmada shakl xotirasi effekti quyma qotishmaga qaraganda kengroq harorat oralig'ida o'zini namoyon qiladi va g'ovakli materialdagi qoldiq plastik deformatsiya quymaga qaraganda ancha sezilarli (1-rasmda). Quyma titanium nikelidida deyarli to'liq (100% gacha) shaklni tiklash 6 - 8% deformatsiyadan so'ng va keyinchalik MT harorat oralig'idan yuqori qizdirilgandan so'ng sodir bo'ladi (1-rasm). Quyma titan nikelidining deformatsiyalanish darajasi ortishi bilan dislokatsiya nuqsonlari hosil bo'ladi, ular martensit o'zgarishlardan farqli o'laroq, qaytarilmasdir. Martensitik mexanizm bo'yicha qaytariladigan deformatsiya bosqichi qaytarilmas plastik deformatsiya bosqichi bilan almashtiriladi. Hatto past yuklarda ham elastik deformatsiyaning kattaligi chegaradan oshib ketadigan joylar paydo bo'ladi. Bundan farqli o'laroq, gözenekli qotishmalarda, hatto minimal deformatsiyalar bilan ham, shaklni tiklash darajasi 85% dan oshmaydi. Shaklni tiklash darajasi g'ovaklikka, g'ovak hajmining taqsimlanishiga va martensitik kesish kuchlanish darajasiga bog'liq, ya'ni. g'ovakli jismlarning deformatsiyasining o'ziga xos xususiyatlari bilan bog'liq. Titan nikelidining turli porozliklarga ega bo'lgan deformatsiyaga bog'liqliklarini tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, qotishmaning oquvchanligi g'ovaklikning oshishi bilan kamayadi.

Foydalanish sohalari.

Tibbiy bo'lmagan foydalanish.

Birinchi shakl xotirasi qotishmasi 1971 yilda F-14 samolyotida ishlatilgan, bu Ni-Ti-Fe edi. Ni-Ti-Nb qotishmasidan foydalanish katta muvaffaqiyat bo'ldi, lekin ayni paytda Fe-Mn-Si qotishmalari tiklanish kuchlanishining pastligiga qaramay, katta e'tibor oldi.

Iste'mol tovarlari ishlab chiqarishda nitinol uchun potentsial ilovalar mavjud. Masalan, qiziqarli ixtiro: qurilma
- yonayotgan sigaretani kuldonga tushiradigan, aytaylik, dasturxonga tushishiga yo'l qo'ymaydigan kuldon ushlagichi.

Shakl xotira qurilmalarining ishonchliligi ularning xizmat qilish muddatiga bog'liq.
Tizimning ishlash davrlarini boshqarish uchun muhim tashqi parametrlar vaqt va haroratdir. Jismoniy va mexanik xususiyatlarni aniqlaydigan muhim ichki parametrlar: qotishma tizimi, qotishma tarkibi, transformatsiya turi va panjara nuqsonlari. Ushbu parametrlar qotishmaning termomekanik tarixini nazorat qiladi. Natijada, maksimal xotira effekti talab qilinadigan davrlar soniga qarab cheklanadi.

Quyosh panellari yoki sun'iy yo'ldosh antennalari kabi kosmik yuklar hozirda asosan pirotexnika joylashtirish usullaridan foydalanadi, bu esa ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi. Shakl xotirasi materiallaridan foydalanish ushbu muammolarning barchasini bartaraf qiladi va tizimning ishlashini erda qayta-qayta sinab ko'rish imkoniyatini beradi.

Ni-Ti qotishmalari bo'yicha so'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, o'ta elastik harakat natijasida aşınma qarshilik yaxshilanadi.
Pseudoelastik harakat sirpanish paytida elastik aloqa maydonini kamaytiradi. Ikki toymasin qism o'rtasidagi elastik aloqa maydonini kamaytirish materialning aşınma qarshiligini oshiradi. Aşınmaning maxsus turi gidravlika mashinalarida, kema pervanellarida va suv turbinalarida muayyan muammolarni keltirib chiqaradigan kavitatsiya eroziyasidir. Turli materiallarning qiyosiy tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, Ni-Ti qotishmalari an'anaviy qotishmalarga qaraganda kavitatsion eroziyaga nisbatan yuqori qarshilikka ega. Martensit holatida Ni-Ti qotishmasi kavitatsiya eroziyasiga juda yaxshi qarshilik ko'rsatadi. Ammo to'liq Ni-Ti qotishmasidan korroziyaga duchor bo'lgan ishchi qismlarni ishlab chiqarish juda qimmat, shuning uchun eng yaxshi usul po'lat bilan birlashtirilgan Ni-Ti qotishmasidan foydalanishdir.

Tibbiy foydalanish.

Tibbiyotda kompozit materiallarning yangi sinfi qo'llaniladi
"Biokeramika - titanium nikelid". Bunday kompozitsiyalarda bir komponent (titan nikelid) o'ta elastiklik va shakl xotirasiga ega, ikkinchisi esa biokeramika xususiyatlarini saqlab qoladi.

Seramika komponenti ortopedik stomatologiyada keng qo'llaniladigan va mo'rt material bo'lgan chinni bo'lishi mumkin. Chinni yuqori mo'rtligi aloqa kuchlanishlarining turli fazalar va donalar chegaralarida paydo bo'lib, o'rtacha qo'llaniladigan stresslar darajasidan sezilarli darajada oshib ketishi bilan bog'liq. Agar titanium nikelididagi fazaviy o'zgarishlar tufayli bu kuchlanishlar zonasida energiya tarqalishi sodir bo'lsa, keramika materialidagi kontaktli kuchlanishlarni yumshatish mumkin. Haroratning o'zgarishi yoki yukning qo'llanilishi titanium nikelidida martensitik transformatsiyaga olib keladi, bu kompozit material yuklanganda matritsadagi stressning samarali bo'shashishiga olib keladi, bu esa qattiq komponentning qo'llaniladigan yukni ko'tarishiga imkon beradi. Ma'lumki, superelastik titanium nikelid kukunidan tayyorlangan g'ovakli ixchamlar hajmining elastik tiklanishi zarrachalar orasidagi kontaktlarning yorilishi bilan bog'liq va briketning mustahkamligi bilan belgilanadi, bu kontaktni yopishish kuchlarining g'ovakligi va kattaligiga bog'liq. Titan nikelid kukuniga nozik dispersli volfram yoki kremniy karbid kabi boshqa komponentlarni qo'shish orqali bu kuchlarni zaiflashtirish elastik ta'sirni sezilarli darajada oshiradi, chunki bir xil nomdagi kuchli titan-nikel kontaktlari qarama-qarshi bo'lganlar bilan almashtiriladi. Elastik ta'sirning kattaligi kompaktda titanium nikelid miqdorining kamayishi bilan kamayib borayotganligi sababli, elastik hajmni tiklashning konsentratsiyaga bog'liqligi odatda haddan tashqari bo'ladi. Chinni-titanium nikelid kompozit materialida komponentlar zaif o'zaro ta'sir qiladi va sinterlashdan keyin keramika va metall komponentlar o'rtasidagi aloqalar zaiflashadi. Yuklanganda ular birinchi navbatda yorilib ketadi va elastik hajmning tiklanishi ortadi. Natijada, deformatsiya teskari bo'lib, kompozitsion o'ta elastiklikka o'xshash xususiyatlarni namoyish etadi. Kompozit materialning biologik mosligi
"tish chinni-titan nikelid" gistologik jihatdan o'rganilib, qorin old devorining teri ostiga kompozit material va chinnidan tayyorlangan namunalarni implantatsiya qilish uchun kalamushlarda to'qimalarning reaktsiyasini baholadi. To'qimalar reaktsiyalarining tabiati, ularning tarqalishi va hujayra o'zgarishlarining xususiyatlari ikkala holatda ham bir xil bo'lib chiqdi. Shunday qilib, biokeramika-titanium nikelid kompozit materiallar biologik mos keladi.

Shakl xotirasi bilan qotishmalarni tayyorlash.

Shakl xotirasi qotishmalari alohida komponentlarni birlashtirish orqali ishlab chiqariladi. Eritma tezda soviydi va yuqori haroratli ishlov berish amalga oshiriladi.

Tibbiyot uchun "biokeramik - titan nikelid" kompozit materiallarning butun sinfi taklif qilingan. Bunday materiallarda bir komponent (titanium nikelide) shakl xotirasi va superelastiklikka ega, ikkinchisi esa biokeramika xususiyatlarini saqlab qoladi. Eng ko'p ishlatiladigan keramika komponenti - bu ortopedik stomatologiyada keng qo'llaniladigan va mo'rt material bo'lgan chinni. Bunday namunalarni tayyorlash uchun titanium nikelid kukunlari va chinni massasi qo'llaniladi, ular aralashtirilgan va quritilganidan keyin vakuumda sinterlanadi.

Degradatsiya

NiTi asosidagi qotishmalarda martensit o'zgarishi atermik jarayon bo'lib, uning tezligi to'liq fazalarning termodinamik muvozanati yaqinidagi harorat o'zgarishi tezligi bilan belgilanadi. Shunday qilib, NiTi tarkibidagi martensitik transformatsiyaga hamroh bo'lgan barcha o'ziga xos mexanik ta'sirlar, masalan, shakl xotirasi va transformatsiya plastisiyasi, tegishli isitish va sovutish sharoitida juda qisqa vaqt ichida amalga oshirilishi mumkin. Yuqori tezlikda ishlaydigan qurilmalarda issiqlik agenti (suyuq yoki gazsimon) bilan issiqlik almashinuvini tezlashtirish uchun ingichka o'lchovli lenta, sim va kesmada mikron chiziqli o'lchamdagi quvurlar qo'llaniladi. Bunday holda, qotishmaning erkin sirtining holati katta ahamiyatga ega bo'ladi.
Tarkibdagi kichik o'zgarishlar ham harorat kinetikasining o'zgarishiga va transformatsiyaning to'liqligiga olib kelganligi sababli, elementlarning ajratilishi va sirtning oksidlanishi materialning maxsus xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradi. Ushbu holat materialga dastlabki termal yoki termomexanik ishlov berish zarurati tufayli alohida ahamiyatga ega.

Tadqiqotlar termal ta'sirlar ostida titanium nikelidning erkin sirtga moyilligini ko'rsatdi. Kislorodli atmosferada qotishma oksidlanib, asosan TiO2 oksidini o'z ichiga olgan oksidli qatlam hosil qiladi. Titan kimyoviy jihatdan juda faol bo'lganligi sababli, kislorodsiz muhitda titan atomlari har qanday inert bo'lmagan gaz bilan, masalan, azotli atmosferada - nitridlar bilan birikmalar hosil qiladi, deb taxmin qilish mumkin. Don chegaralari bo'ylab va sirtda oksidlarning hosil bo'lishini faqat namunalarni vakuumda yoki inert muhitda issiqlik bilan ishlov berish orqali oldini olish mumkin.

Birinchi marta Cu-Al-Ni qotishmasidagi martensit kristallari hajmining harorat o'zgarishi bilan qaytariladigan o'zgarishlarini 1949 yilda akademik G.V.Kurdyumov va professor L.G. Handros. 1980 yilda martensit tipidagi fazali o'zgarishlar paytida termoelastik muvozanat hodisasini kashf qilishlari qayd etildi, bu elastik martensit kristallarining hosil bo'lishidan iborat bo'lib, ularning chegaralari harorat yoki kuchlanish maydoni o'zgarganda martenzit yoki boshlang'ich faza tomon siljiydi. qattiq jismning hosil bo'lgan mintaqalarining geometrik shaklining bir vaqtning o'zida teskari o'zgarishi bilan. .

Ushbu hodisa dengiz suvida yuqori korroziyaga chidamliligi, magnit bo'lmaganligi, yuqori o'ziga xos mustahkamligi va ishlab chiqarish qobiliyatiga ega bo'lgan mahsulotlar uchun qotishma ishlab chiqishda aniqlangan. Issiqlik bilan ishlov berish jarayonida qotishma yangi xususiyatni kashf etdi, bu shakl xotira effekti deb ataladi. Bunday qotishmadan tayyorlangan mahsulot plastik deformatsiyaga uchradi, so'ngra isitish natijasida (shakl xotirasi effekti) yoki yukni (superelastiklik) olib tashlangandan so'ng darhol asl shaklini tikladi.

Ushbu hodisaning fizik-mexanik mohiyati shundaki, martensitik transformatsiya turli yo'nalishlarda yo'naltirilgan domenlarning shakllanishi bilan metallning ichki strukturaviy elementlarining kuchlanishi va deformatsiyasini yaratadi. Martensitik transformatsiya haroratida tashqi mexanik yukni qo'llash va kristalli donalar va domenlar o'rtasida osongina harakatlanadigan chegaralarga ega bo'lgan bunday tuzilishga ega bo'lgan mahsulotning deformatsiyasi barcha domenlarni qo'llaniladigan yuk va mahsulotning deformatsiyasi yo'nalishi bo'yicha tekislaydi. Yukni olib tashlash va mahsulotni sovutgandan so'ng, siz davom etadigan boshqa deformatsiyani yaratishingiz mumkin. Agar siz mahsulotni ma'lum bir haroratga qizdirsangiz, teskari martensit o'zgarishi sodir bo'ladi va martensit deformatsiyasi yo'qoladi. Natijada, strukturada faqat dastlabki mexanik kuchlanishlar bo'ladi, bu esa mahsulotlarni asl shakliga qaytaradi.

Teskari martensitik transformatsiya va shakl xotirasi bo'lgan qotishmalarga Ni-Al, Ni-Co, Ni-Ti, Ti-Nb, Fe-Ni, Cu-Al, Cu-Al-Ni kiradi, ammo titan mononikelid NiTi asosidagi qotishmalar eng ko'p qo'llaniladi. - nitinol. U s B = 1200 MPa gacha kuchga ega, d = 15% gacha egiluvchanlik, biologik moslik, mahsulotning asl shaklini tiklash darajasi 100% ga etadi. Qotishma korroziyaga chidamli, tebranishlarni yutuvchi, shakli o'zgarishining harorat diapazoni -200 0 S dan 150 0 S gacha bo'lgan harorat oralig'ida 10..40 0 S ni tashkil qiladi.

Bunday qotishmalar joylashtiriladigan tuzilmalar (antennalar), harorat sensorlari, kuchli muhrlangan ulanishlar, amortizatorlar, vaqtinchalik va doimiy tibbiy implantlarni yaratish uchun ishlatiladi. Hozirgi vaqtda martensit o'zgarishi elektr, magnit, optik va boshqa xususiyatlarni o'zgartiradigan materiallar ishlab chiqilmoqda.