Chủ Đề Shape Memory Alloys

Chủ Đề:
Shape Memory Alloys
GVHD: TS. LÊ HIẾU GIANG
Nhóm 5
Shape memory alloy (SMA)
Vật liệu có khả năng trở lại hình dạng ban đầu của nó tại nhiệt độ
chuyển đổi sau khi bị biến dạng được gọi là vật liệu nhớ hình ( hay
còn gọi vật liệu thông minh).
Vật liệu nhớ hình có tính đàn hồi rất tốt và có khả năng nhớ hình dạng
ban đầu.
Giới Thiệu
•
Lịch sử của các SMA bắt đầu từ năm 1961 khi William J.
Buehler, một nhà nghiên cứu tại Naval Ordnance Laboratory,
phát hiện ra hiệu ứng nhớ hình ở hợp kim Nitinol (Nickel
Titanium).
•
Phát hiện này là một sự tình cờ may mắn: Tại một cuộc họp
của Phòng thí nghiệm, một thanh Nitinol được đem ra trình
diễn về khả năng uốn cong nhiều lần. Một trong những người
tham gia thuyết trình, TS David S. Muzzey, nung nóng nó
bằng cái bật lửa của ông, và thật ngạc nhiên, thanh kim loại
phục hồi lại hình dạng ban đầu.
Lịch Sử hình thành
•
Piezoelectric: chuyển đổi lực cơ học thành điện và ngược
lại.(Piezo-electric materials)
•
Shape memory: có thể trở về hình dạng ban đầu sau khi
bị biến dạng (Shape memory)
•

Thermochromic: thay đổi màu sắc đáp ứng với sự thay
đổi nhiệt độ ()
•
Photochromic: thay đổi màu sắc đáp ứng với sự thay đổi
ánh sáng (Photochromic)
•
Magnetortheological: các chất lỏng hóa rắn khi đặt trong
từ trường (magnetorheological fluids)
Phân Loại Vật Liệu Nhớ Hình
•
Ti
•
Mn – Ga
•
Zn – Al
•
Cd
•
Al – Ni
Các Loại Hợp Kim Nhớ Hình
•
Hiệu ứng nhớ hình xảy ra do
sự thay đổi trong cấu trúc
tinh thể của vật liệu.
•
Có hai pha:
–
Martensite (pha ở nhiệt độ
thấp; độ bền thấp)
–

Austenite (pha ở nhiệt độ
cao; độ bền cao)
Nguyên Lý Hoạt Động SMAs
Nguyên Lý Hoạt Động SMAs
•
One – way SME
–
Vật liệu trở về hình dạng ban đầu của nó chỉ khi
gia nhiệt.
•
Two – way SME
–
Vật liệu trở về hình dạng ban đầu của nó khi gia
nhiệt và làm lạnh.
Tính Chất Của Hiệu Ứng Nhớ Hình
(SME)
•
Giai đoạn chuyển pha.
•
Martensite: độ bền kém,
độ dẻo cao.
•
Austenite: độ bền cao, độ
dẻo thấp.
Tính Chất Của Hiệu Ứng Nhớ Hình
(SME)
•
pseudo – elasticity:
Khả năng của SMA trở về hình dạng
ban đầu được gọi là siêu đàn hồi hay

pseudo – elasticity.
Tính Chất Của Hiệu Ứng Nhớ Hình
(SME)
Tính Chất Của Hiệu Ứng Nhớ Hình
(SME)
•
Thermal Hysteresis (độ trễ nhiệt):
–
Sự chuyển pha Martensite sang
Austenite xảy ra khi gia nhiệt.
–
Sự chuyển pha Austenite sang
Martensite xảy ra khi làm lạnh
•
Có nhiều cách để chế tạo nitinol:
–
Nấu chảy chân không (vacuum melting): nấu chảy
bằng dòng electron, nấu chảy bằng hồ quang trong
chân không, nấu chảy cảm ứng trong chân không.
Thỏi đúc được rèn, sau đó được cán thành thanh hoặc
kéo dây. Nhiệt độ gia công ~ 700 – 900 độ C
–
Các hợp kim Ni – Ti cũng có thể gia công nguội được.
Người ta dùng các khuôn kéo có kim cương và cacbit
để chế tạo các sản phẩm dạng dây có đường kính
0.075 – 1.25 mm. Gia công nguội làm thay đổi mạnh
tính chất cơ lý của hợp kim Ni – Ti.
Chế Tạo
•
Kỹ thuật, công nghiệp, quân sự:

–
Trong việc theo dõi độ bền của kết cấu được sử dụng như một cảm
biến.
–
Trong việc giảm thải điện tử và thực phẩm; ăng – ten tự động; điều
khiển cánh quạt máy bay trực thăng; dẫn điện; valves siêu nhỏ.
•
Y tế:
–
cảm biến sinh học để theo dõi lượng đường trong máu, dụng cụ vi
phẫu; archwire dùng trong nha khoa; thiết bị cấy ghép; nẹp ngăn cục
máu đông; gọng kính.
•
…
Ứng Dụng
Ứng Dụng
Ứng Dụng
Ứng Dụng
Ứng Dụng
Ứng Dụng
•
Hiệu suất năng lượng thấp
•
Điều khiển phức tạp
•
Giới hạn băng thông.
•
Giá thành đắt.
•
…

Khuyết Điểm
Cám Ơn Các Bạn Đã Theo Dõi.
The End