آلیاژ حافظه دار یکی از انواع فلزاتی است که در صنعت‌های مختلف از آن استفاده می‌شود. برخی از آلیاژها توانایی این را دارند که تحت یک محرک خاص، شکل متفاوتی به خود بگیرند. در‌عین‌حال دو شکل متفاوت را در کنار یکدیگر نگه‌دارند، به این نوع آلیاژ، آلیاژ حافظه‌دار گفته می‌شود. ویژگی بازگشت به شکل اولیه این آلیاژ باعث شده است بسیاری از افراد این آلیاژ را با نام آلیاژ هوشمند نیز بشناسند. این نوع آلیاژ برای اولین بار در سال ۱۹۳۲ کشف شد و امروزه با آلیاژهای مختلف ترکیب شده و در صنعت‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. توجه داشته باشید که امروزه آلیاژ حافظه‌دار در ترکیباتی چون آلیاژهای پایه مس، نیکل، تیتانیوم و ... تقسیم می‌شوند. در این مقاله به‌طور‌کلی شما را با آلیاژ حافظه‌دار و کاربردهای آن آشنا خواهیم ساخت. شما عزیزان برای اطلاع از قیمت آهن امروز و همچنین محصولات وابسته به آن می‌توانید وارد وب‌سایت رسمی آهن‌رسان شوید و قیمت‌های روز این محصولات و مقاطع فولادی را در آن مشاهده نمایید.
چرا آلیاژهای حافظه دار مفید هستند؟
فلزات حافظه دار یکی از بهترین انواع فلزاتی هستند که در‌حال‌حاضر در صنعت‌های مختلف کاربرد دارند. دلیل مفید بودن این محصول و علاقه‌مند بودن دانشمندان به این آلیاژ به کارایی که دارد باز می‌گردد. این نوع از فلز در معرض بودن گرما می‌تواند به راحتی شکل اولیه خود را تغییر دهد، در نتیجه از این رو می‌تواند کارایی بسیار بالایی داشته باشد. به‌طور‌کلی این آلیاژ می‌تواند انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. این آلیاژ به عنوان آلیاژ عملگر نیز شناخته شده و می‌توان به عنوان قطعه عملگر از آن استفاده نمود. قطعات عملگر قطعاتی هستند که پیچیدگی زیادی در آن وجود دارد و از قطعات مختلفی ساخته شده‌اند که این مورد می‌تواند فشار و کشش زیادی را ایجاد کند. حالا شما تصور کنید که یک قطعه بتواند جای تمامی این قطعات را بگیرد. قطعاً با اتفاق افتادن چنین مسئله‌ای تمام پیچیدگی‌ها از بین رفته و در زمان تعمیر صرفه‌جویی می‌شود. همچنین وزن سیستم کاهش چشمگیری پیدا می‌کند، به‌همین‌جهت است که امروزه این محصول بسیار مفید بوده و بسیاری از افراد علاقمند هستند در صنعت‌های مختلف برای تولید انواع قطعات از آن استفاده کنند.
فرایند تولید آلیاژ حافظه دار
فرایند تولید آلیاژ حافظه‌دار بسیار تخصصی بوده و همه افراد نمی‌توانند این عمل را انجام دهند اما ما به طور خلاصه شما را با این فرایند آشنا خواهیم ساخت. در ابتدا لازم است که آلیاژ حافظه‌دار با روش ریخته‌گری ذوب شود. پس از ذوب شدن نیز با استفاده از کشش‌های مختلف آن را به سیم تبدیل می‌کنند. برای ایجاد کشش از عملیات حرارتی استفاده می‌شود که دمای حرارت اهمیت زیادی در تولید دارد. اصولاً دمایی که برای حرارت دهی اهمیت دارد باید بین ۴۰۰ الی ۵۰۰ درجه سانتیگراد باشد. آلیاژ مد نظر در این دما به مدت ۳۰ دقیقه حرارت دیده و سپس با روش هایی چون کوئنچ کردند در آب سرد می‌شود. در نهایت فرایند تولید آلیاژ حافظه دار به پایان خواهد رسید.
کاربرد آلیاژ حافظه دار
کاربردهایی که آلیاژ حافظه‌دار دارد، قابل توجه است. در ادامه قصد داریم شما را با مهمترین و اصلی‌ترین کاربرد آلیاژ حافظه دار آشنا سازیم. از جمله کاربردهای این آلیاژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
ترمیم استخوان شکسته
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای آلیاژ حافظه در صنعت پزشکی است. توجه داشته باشید که با وجود این نوع آلیاژ می‌توان استخوان‌هایی را که شکسته‌اند را ترمیم کرد. صفحه آلیاژی دارای دمایی بوده که به دمای بدن نزدیک است. این آلیاژ در دو انتهای استخوان شکسته متصل شده در نتیجه می‌تواند باعث ترمیم استخوان‌های شکسته شود. توجه داشته باشید که این آلیاژ می‌تواند برای تعویض مفصل ران نیز بسیار کاربردی باشد، چرا که خاصیت ارتجاعی بسیار زیادی دارد.
تقویت ورید و شریان‌ها
همانطور که گفته شد این نوع آلیاژ هم دمای بدن بوده، به‌همین‌جهت برای رگ‌های خونی که مسدود شده‌اند نیز کاربرد دارد.
به واسطه لوله، آلیاژ حافظه دار را خرد کرده و وارد رگ‌های مسدود شده می‌کنند، در نتیجه این نوع از آلیاژها با منسبط شدن، رگ‌های مسدود شده را باز خواهند کرد.
کاربرد در سیم ارتودنسی
آلیاژ حافظه دار دارای دمای ثابت و همچنین خاصیت ارتجاعی فوق‌العاده بالایی است؛ به‌همین‌جهت به هیچ عنوان شکل اولیه خود را از دست نداده و همان شکل اولیه خود را حفظ می‌کند. بنابراین برای تولید سیم‌های ارتودنسی نیز از این نوع آلیاژ استفاده می‌کنند.
ساختمان‌سازی و عمران
یکی از مهمترین کاربردهای آلیاژ حافظه‌دار در صنعت عمران و ساختمان‌سازی است که آن را نباید فراموش کنید.
در موارد زیر از آلیاژهای حافظه‌دار استفاده می‌شود.
برای ساخت انواع سازه‌‌های پلی از این نوع آلیاژ استفاده می‌شود. چرا که این آلیاژ می‌تواند ارتعاشات موجود را کاهش دهد و باعث شود فرکانس‌های طبیعی ساختار پل‌ها تنظیم گردد.
برای ساختمان‌هایی که در شرایط زمین لرزه و دیگر عوامل طبیعی قرار دارند نیز از این نوع آلیاژ استفاده می‌کنند تا ساختمان موجود تقویت شود و مقاوم سازی در آن صورت بگیرد.
سیستم حفاظتی آتش نشانی
در آتش نشانی‌ها خطوطی وجود دارند که به واسطه این خطوط مایعات و گازهای غیر سمی را حمل می‌کنند، در نتیجه باید کنترل زیادی روی این خطوط انجام شود تا از حوادث احتمالی چون انفجار جلوگیری نمایند.
بنابراین امروزه برای تولید این خطوط از آلیاژهای حافظه دار استفاده می‌شود تا از ایجاد حوادث فاجعه بار جلوگیری شود.
توپ‌های گلف
جالب است بدانید که امروزه در باشگاه‌های گلف نیز شما می‌توانید آلیاژ حافظه‌دار را مشاهده فرمایید.
در‌حال‌حاضر برای برخی از توپ‌های گلف نیز از این آلیاژ استفاده می‌کنند. این آلیاژ در داخل چوب‌های گلف قرار گرفته و باعث می‌شود که توپ گلف مدت زمان ییشتری را بر روی چوب گلف باقی بماند.
ساخت هلیکوپتر
در هلیکوپترها پره‌هایی وجود دارند که عملکرد صحیح آن‌ها به ارتعاشاتی که وجود دارد وابسته است. با وجود آلیاژ حافظه‌دار امروز پره‌های هلیکوپتر به نوعی تولید می‌شود که زبان‌های کنترل برای انتهای تیغ‌ها وجود داشته باشد؛ اینگونه خلبانان می‌توانند دقت بیشتری در حین پرواز داشته باشند.
تولید عینک
امروزه با پیشرفت علم و همچنین استفاده از فلزات در کاربردهای مختلف در برخی از آگهی‌ها نیز شاهد تولید عینک‌هایی با فریم‌های خاص هستیم که این فریم‌ها جلو و عقب شده و شکل اولیه خود را حفظ می‌کند.
توجه داشته باشید در قالب چنین عینک‌هایی از فلزات حافظه دار استفاده شده است که خاصیت ارتجاعی بسیار فوق‌العاده‌ای دارند.
لوله و شیر آلات
در زمان‌های نه چندان دور برای تولید انواع لوله‌ها و شیر آلات از فولاد نسوز استفاده می‌شد اما امروزه در برخی از انواع شیر آلات از آلیاژهای حافظه دار نیز استفاده می‌شود.
برای آن دسته از لوله‌هایی که برای فضاهای سیالات داغ کاربرد دارند نیز از این آلیاژ استفاده می‌شود. چرا که مقاومت حرارتی بالایی دارد، می‌تواند شکل اولیه خود را در فضا و محیط‌های بسیار گرم حفظ کند و کاربرد خود را از دست ندهد.
هوا فضا
فلزات حافظه دار ویژگی‌ها و مزیت‌های بی‌شماری را به خود اختصاص داده‌اند به‌همین‌جهت امروزه برای ساخت انواع هواپیماها و هوافضاها از این نوع فلز استفاده می‌شود. فلز حافظه‌دار وزنی سبک داشته، در نتیجه می‌تواند در تولید هواپیماها بسیار کاربردی باشد و باعث صرفه‌جویی از انرژی شود. همچنین می‌تواند باعث شود هواپیما با توجه به باد حرکت کند بدون اینکه افزایش مصرف انرژی را به همراه داشته باشد.
خواص شیمیایی آلیاژ حافظه دار
شاید یکی از مهمترین خواصی که فلزات حافظه‌دار دارند تغییر برگشت پذیری آن ها به ساختار بلوری است. این نوع از فلزات دارای دو فاز مختلف با ساختار کریستالی و همچنین خواصی متفاوت هستند.
یک فاز این نوع از فلزات دمای بالای آن است که با نام مارتنزیت شناخته می‌شود و یکی دیگر از فازهای آن نیز با دمای پایین است که به نام آستینیت شناخته می‌شود.
همین خواص متفاوت آلیاژ حافظه‌دار باعث شده است در صنعت‌های مختلفی کاربرد داشته باشد.
در کنار تغییر برگشت پذیری که این نوع از فلزات دارند یکی دیگر از خاصیت‌های این آلیاژها، خاصیت انعطاف‌پذیری بالای آن‌ها است.
این نوع از فلزات حالتی شبیه لاستیک از خود نشان داده و انعطاف‌پذیری بسیار فوق‌العاده‌ای دارند، به‌همین‌جهت است که امروزه در تولید قاب‌های عینک از آن استفاده می‌شود.
آلیاژ حافظه دار به چند دسته تقسیم می‌شود؟
همانطور که خدمت شما عرض کردیم آلیاژهای حافظه‌دار انواع مختلفی دارند که از اصلی‌ترین آلیاژهای حافظه‌دار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- آلیاژ Niti یا نیتینول
یکی از پیشرفته‌ترین و همچنین اصلی‌ترین انواع آلیاژهای حافظه دار، آلیاژ نیتینول است. آلیاژ حافظه دار نیتینول خواص مکانیکی بسیار بالایی دارد.
این نوع از آلیاژ به واسطه فشار و سختی به راحتی تغییر شکل می‌دهد اما اگر در دمای مناسب خود قرار بگیرد، می‌تواند به حالت اولیه خود بازگردد.
آلیاژ حافظه دار نیتینول از ۵۵/۷ درصد نیکل و ۴۳/۹ درصد تیتانیوم تشکیل شده و توانسته در صنعت پزشکی کاربردهای فراوانی داشته باشد.
- آلیاژ Cu-Al-Ni و Fe-Mn-Si و Cu-Zn-Al
این ترکیبات پس از آلیاژ نیتینول قرار دارند. از جهت خواص مکانیکی نسبت به نوع قبلی ضعیف‌تر بوده اما می‌تواند در آینده توسعه پیدا کند. البته در‌حال‌حاضر نیز در مسیر رشد است.
بر اساس ترکیباتی که این نوع ماده دارد امکان اینکه در آینده بتواند مزیت‌های بیشتری نسبت به آلیاژ نیتینول داشته باشد بسیار زیاد است.
- آلیاژ Ni-Mn-Ga
آلیاژهای دیگری که به عنوان آلیاژهای حافظه‌دار شناخته می‌شوند آلیاژ نیکل، منگنز و گالیوم است.
این آلیاژها یک تفاوت با سایر آلیاژها دارند و آن این است که بر اساس میدان‌های مغناطیسی تغییر کرده و تحت تاثیر میدان‌های مغناطیسی قرار می‌گیرند.
شواهدی که نسبت به این آلیاژها وجود دارد این آلیاژها نیز در حال توسعه و رشد هستند.
انواع آلیاژهای حافظه دار بر اساس محرک
آلیاژهای حافظه‌دار از نظر نوع محرک به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند که در ادامه هر یک از این انواع را معرفی و به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.
· آلیاژ شکلی
آلیاژ حافظه‌ای نمونه‌ای از آلیاژها هستند که تحت دمای مشخصی ایجاد می‌شوند و با همان دما می‌توانند به شکل سابق خود بازگردند.
این نوع آلیاژها به دو دسته یک طرفه و دو طرفه تقسیم می‌شوند.
اگر آلیاژ توانایی این را داشته باشد تا شکل اولیه خود را در فاز آستنتیت به خاطر بسپارد به آن آلیاژ یک طرفه گفته می‌شود
اما اگر آلیاژی بتواند شکل خود را در فاز آستنتیت و هم مارتنزیت به یاد بیاورد جز آلیاژ دو طرفه شناخته می‌شود.
· آلیاژ سوپرالاستیک
نمونه دیگر از انواع آلیاژها با نام سوپرالاستیک شناخته می‌شوند. زمانی کا این نوع از آلیاژها تحت تنش قرار بگیرند و شکل اولیه خود را به خاطر بسپارند به این نام شناخته می‌شوند.
در آلیاژ سوپرالاستیک زمانی که فشار و تنش از روی این فلزات برداشته شود به شکل اولی خود بازمی‌گردند.
· آلیاژ حافظه دار مغناطیسی
در دو نمونه قبلی، محرکی که باعث تغییر شکل می‌شد تنش و گرما بود اما در مورد سوم می‌توان به میدان مغناطیسی اشاره کرد.
این میدان، فلز را دچار تنش کرده و باعث تغییر شکل آن می‌شود.
زمانی که میدان مغناطیسی به میدانی که در آن آلیاژ آموزش دیده است، بازگردد شکل آلیاژ به همان شکل اولیه باز خواهد گشت. در این صورت به آن آلیاژ حافظه دار مغناطیسی گفته می‌شود.
ویژگی آلیاژهای حافظه دار
آلیاژهای حافظه دار ویژگی‌های خاصی دارند که باعث شده است امروزه در اکثر صنعت‌ها از آن استفاده شود.
از جمله انواع ویژگی‌های آلیاژ حافظه دار می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- این آلیاژ در مقابل خوردگی مقاومت بالایی از خود نشان می‌دهد.
- انعطاف‌پذیری از دیگر ویژگی‌های آلیاژهای حافظه دار به‌شمار‌می‌رود.
- شکل‌پذیری این فلزات بسیار عالی و قابل انطباق با بدن است.
- خواص مکانیکی مطلوب و خوبی دارد.
- در مقابل خستگی مقاومت بالایی را به خود اختصاص داده است.
مواد تشکیل دهنده آلیاژ حافظه دار چیست؟
همانطور که خدمت شما عرض کردیم آلیاژهای حافظه دار انواع مختلفی دارند. که بر اساس نوع آن‌ها، شامل بخش‌های زیر می‌شوند.
- آلیاژ طلا
- آلیاژ مس
- آلیاژ آهن
- آلیاژ نیکل- تیتانیوم
- آلیاژ مس
- آلومینیوم نیکل
- آلیاژ روی
آینده آلیاژهای حافظه دار
در بین هزاران فلزات مختلف آلیاژهای حافظه دار جز آن دسته از فلزاتی محسوب می‌شوند که به جهت خواص منحصر به فرد خود از جمله قابلیت شکل‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالا می‌توانند در صنعت‌های مختلفی از جمله پزشکی، مهندسی، هوافضا و … شرایط خوب و ایده‌آلی را ایجاد کنند.
البته احتمال اینکه این نوع از آلیاژها با چالش‌های زیادی همراه شوند، بسیار زیاد است. اما به‌طور‌کلی فلزات حافظه دار می‌توانند باعث کاهش هزینه‌ها شوند، در صنعت‌های مختلف نوآوری‌های جدیدی را ایجاد کنند و باعث شوند صنعت علم پیشرفت چشمگیری به خود ببیند. به‌طور‌کلی آینده این نوع از آلیاژها بسیار روشن است.
اثر حافظه شکلی (Shape Memory Effect) چیست؟
پیش‌تر نیز درباره آلیاژ حافظه دار شکلی صحبت کردیم لازم است بدانید که این نوع فرایند به آلیاژ اجازه می‌دهد تا پس از گرم شدن آن هم در فرایند تبدیل فاز مارتنزیت به آستنیت به شکل اولیه خود بازگردد. این نوع آلیاژ از طریق گرما تغییر شکل داده و به شکل اولیه خود باز می‌گردد.
شبه الاستیسیته چیست؟
یکی از ویژگی‌ها و مزیت‌هایی که شما در آلیاژهای حافظه دار مشاهده خواهید کرد انعطاف‌پذیری بسیار بالای این آلیاژها است. اکثر افراد نسبت به این انعطاف‌پذیری اطلاعی ندارند به‌همین‌جهت به آن سوپر الاستیسیته می‌گویند. آلیاژها با روشی متفاوت و متمایز از سایر روش‌ها به درجه انعطاف‌پذیری بالایی می‌رسند از آن جایی که در انجام این روش پیوندهای اتمی کشیده نمی‌شوند به آن الاستیسیته کاذب یا شبه الاستیسیته گفته می‌شود.
خرید آلیاژ حافظه دار
قیمت آلیاژ حافظه دار در هنگام خرید این مقاطع اهمیت زیادی دارد. لازم است بدانید که قیمت این آلیاژ به تقاضای خرید و همچنین نرخ ارز وابسته است. برای اینکه قبل از خرید آلیاژ حافظه دار از قیمت این محصول مطلع شوید، لازم است که به فروشگاه‌های معتبر در این حوزه مراجعه فرمایید. امکان خرید از مجموعه بزرگ آهن‌رسان نیز برای شما فعال شده و شما با کلیک بر روی محصول مد نظرتان می‌توانید خرید خود را ثبت کنید.
جالب است بدانید که در این مرکز خرید آهن آلات با چک نیز برای مشتریان آهن‌رسان فراهم شده است. شما می‌توانید محصولات متنوع را با چک خریداری کنید.
همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه انواع آلیاژها و محصولات می‌توانید با کارشناسان و مشاوران مجرب این مرکز در تماس باشید تا راهنمایی‌های لازم را دریافت نمایید.
نتیجه گیری
در‌حال‌حاضر فلزات مختلفی با خواص مکانیکی و شیمیایی متنوعی وجود دارند که از آن‌ها در صنعت‌های مختلفی استفاده می‌شود. آلیاژ حافظه‌دار یکی از پر خاصیت‌ترین انواع فلزاتی به‌شمار‌می‌رود که به تازگی در صنعت‌های مختلفی از جمله صنعت هوا فضا، صنعت خودروسازی، صنعت عمران و … کاربرد دارد. این نوع آلیاژ به جهت داشتن مزیت‌ها و ویژگی‌هایی چون بازگشت به شکل اولیه، انعطاف‌پذیری بالا، خواص مکانیکی فوق‌العاده و… توانسته است کاربردهای زیادی داشته باشد. ما در این مقاله به‌طور‌کلی درباره ویژگی‌ها، مزیت‌ها و انواع آلیاژ حافظه‌دار صحبت کرده‌ایم. امیدواریم مطالبی که در این مقاله در اختیار شما قرار گرفت باعث افزایش اطلاعات شما درباره این آلیاژ شده باشد.
سوالات متداول
آلیاژ حافظ دار چیست؟
آلیاژ حافظه دار آلیاژی است که پس از تغییر شکل با دمای مناسب می‌تواند به شکل اولیه خود بازگردد.
فلزات حافظه‌دار چه ویژگی و مزیت‌هایی دارد؟
از مزیت‌ها و ویژگی‌های این نوع از آلیاژها می‌توان به انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر خستگی، شکل‌پذیری عالی، خواص مکانیکی مطلوب و… اشاره کرد.
انواع آلیاژ حافظه دار بر اساس نوع محرک کدام‌اند؟
از انواع آلیاژ حافظه دار می‌توان به آلیاژ شکلی، سوپر الاستیسیته و آلیاژ حافظه دار مغناطیسی اشاره کرد.
فلزات حافظه دار چه کاربردهای دارند؟
کاربرد این آلیاژ بسیار زیاد است. در دندانپزشکی، هوافضا، تولید عینک، ساخت هلیکوپتر، ساخت توپ‌های گلف، ترمیم استخوان شکسته و… کاربرد دارد.
از چه موادی برای ساخت آلیاژهای حافظه دار استفاده می‌شود؟
این نوع آلیاژ از ترکیب فلزات مختلفی از جمله نیکل، مس، تیتانیوم و آلومینیوم تولید می‌شود که متداول ترین آن نیکل-تیتانیوم است.
