سبيكة الذاكرة ذات الشكل (SMA ، المعدن الذكي ، ذاكرة الذاكرة ، سبيكة الذاكرة ، سلك العضلات ، السبائك الذكية) هي سبيكة “تتذكر” شكلها الأصلي ، وعندما تعود إلى شكلها السابق التشوه عند تسخينها. تعتبر هذه المواد بديلاً خفيف الوزن وحقيقيًا للمشغلات التقليدية مثل الأنظمة الهيدروليكية والهوائية والسيارات. سبائك الذاكرة الشكل لها تطبيقات في مجال الروبوتات والسيارات والفضاء والصناعات الطبية الحيوية.

نظرة عامة
أكثر السبائك شيوعًا في الذاكرة الشكل هي النيكل والنحاس والنيكل والنيكل والتيتانيوم (NiTi) ، ولكن SMAs يمكن أيضا أن تكون مصنوعة من سبيكة الزنك والنحاس والذهب والحديد. على الرغم من أن SMAs القائمة على الحديد والنحاس ، مثل Fe-Mn-Si و Cu-Zn-Al و Cu-Al-Ni ، تكون متاحة تجاريا وأرخص من NiTi ، فإن SMAs القائمة على NiTi هي الأفضل لمعظم التطبيقات بسبب ثباتها ، وعملي وأداء ميكانيكي حراري متفوق. يمكن أن توجد SMAs في مرحلتين مختلفتين ، مع ثلاثة تراكيب بلورية مختلفة (أي martensite التوأمية ، martensite المقتول والأوستينيت) وستة تحولات محتملة.

سبائك NiTi تتغير من الأوستينيت إلى martensite على التبريد. Mf هي درجة الحرارة التي ينتقل فيها الانتقال إلى martensite عند التبريد. وفقا لذلك ، خلال تدفئة As and Af هي درجات الحرارة التي يبدأ عندها التحويل من martensite إلى الأوستينيت وينتهي. الاستخدام المتكرر لتأثير شكل الذاكرة قد يؤدي إلى تحول في درجات حرارة التحول المميزة (يُعرف هذا التأثير بالإجهاد الوظيفي ، لأنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بتغير الخواص التركيبية والوظيفية للمادة). الحد الأقصى لدرجة الحرارة التي لا يمكن أن يكون فيها SMAs بعد الآن محرضًا على الإجهاد يسمى Md ، حيث يتم تشويه SMA بشكل دائم.

يعتمد الانتقال من مرحلة martensite إلى مرحلة الأوستينيت فقط على درجة الحرارة والإجهاد ، وليس الوقت ، لأن معظم تغيرات المرحلة ، حيث لا يوجد أي انتشار. وبالمثل ، فإن هيكل الأوستينيت يتلقى اسمه من سبائك الصلب ذات الهيكل المماثل. إنه انتقال انتقائي عكسي بين هاتين المرحلتين ينتج عنه خصائص خاصة. في حين يمكن تشكيل martensite من الأوستينيت عن طريق تبريد الكربون الصلب بسرعة ، هذه العملية لا يمكن عكسها ، لذلك الصلب ليس لديه خصائص ذاكرة الشكل.

ξ (T) يمثل جزء martensite. يؤدي الاختلاف بين انتقال التسخين وانتقال التبريد إلى التباطؤ حيث تضيع بعض الطاقة الميكانيكية في العملية. يعتمد شكل المنحنى على الخواص المادية لسبكة الشكل-الذاكرة ، مثل السبائك. والعمل تصلب.

تأثيرات قابلة للاستخدام
يمكن السبائك ذاكرة الشكل نقل قوى كبيرة جدا دون تعب ملحوظ لعدة دورات 100،000 من الحركة. بالمقارنة مع المواد المشغلة الأخرى ، فإن السبائك ذات شكل الذاكرة تمتلك حتى الآن أكبر سعة عمل محددة (نسبة العمل المنجز إلى حجم المواد). يمكن لعناصر ذاكرة الشكل أن تعمل لعدة ملايين من الدورات. ومع ذلك ، مع زيادة عدد الدورات ، قد تظل خصائص عناصر ذاكرة الشكل ، على سبيل المثال ، سلالة متبقية بعد التحويل.

من حيث المبدأ ، يمكن لجميع سبائك الذاكرة الشكل أداء تأثيرات ذاكرة الشكل. التأثير المطلوب هو مهمة تكنولوجيا التصنيع والمواد ويجب تدريبه عن طريق ضبط درجات حرارة التشغيل وتحسين أحجام التأثير.

اتجاه واحد مقابل ذاكرة الشكل ثنائية الاتجاه
سبائك الذاكرة الشكل لها تأثيرات مختلفة على شكل الذاكرة. التأثيران الشائعان هما ذاكرة الشكل أحادية الاتجاه وذات الاتجاهين. يتم عرض التخطيطي للآثار أدناه.

الإجراءات متشابهة جدا: بدءا من martensite ، مضيفا تشوه قابلا للانعكاس للتأثير أحادي الاتجاه أو تشوه حاد مع كمية لا رجعة فيها للطريقين ، تسخين العينة وتبريدها مرة أخرى.

تأثير الذاكرة في اتجاه واحد
عندما تكون سبيكة الشكل-الذاكرة في حالتها الباردة (أسفل As) ، يمكن ثني المعدن أو تمدده وستحمل هذه الأشكال حتى تسخن فوق درجة حرارة الانتقال. عند التسخين ، يتغير الشكل إلى حالته الأصلية. عندما يبرد المعدن مرة أخرى فإنه سيبقى في الشكل الساخن ، حتى يتشوه مرة أخرى.

مع التأثير أحادي الاتجاه ، لا يسبب التبريد من درجات الحرارة المرتفعة تغيرًا في الشكل العياني. تشوه ضروري لخلق شكل درجة الحرارة المنخفضة. عند التسخين ، يبدأ التحويل من As و يكتمل عند Af (عادة من 2 إلى 20 درجة مئوية أو أكثر سخونة ، اعتمادًا على السبيكة أو ظروف التحميل). كما هو محدد بواسطة نوع ومكونات السبيكة ، ويمكن أن يتراوح ما بين -150 درجة مئوية و 200 درجة مئوية.

تأثير الذاكرة ثنائية الاتجاه
وتأثير شكل الذاكرة ثنائي الاتجاه هو التأثير الذي تتذكر به المادة شكلين مختلفين: أحدهما عند درجات حرارة منخفضة ، والآخر في درجة الحرارة العالية. يقال أن المادة التي تظهر تأثير ذاكرة الشكل أثناء كل من التسخين والتبريد تحتوي على ذاكرة الشكل ثنائية الاتجاه. يمكن الحصول على هذا أيضًا بدون تطبيق قوة خارجية (تأثير ثنائي الاتجاه جوهري). السبب في تصرف المادي بطريقة مختلفة في هذه المواقف يكمن في التدريب. يشير التدريب إلى أن ذاكرة الشكل يمكن أن “تتعلم” التصرف بطريقة معينة. في الظروف العادية ، تتذكر سبيكة الذاكرة الشكل “شكلها” المنخفض الحرارة ، ولكن عند التسخين لاستعادة شكل درجة الحرارة العالية ، “ينسى” شكل درجة الحرارة المنخفضة على الفور. ومع ذلك ، يمكن “تدريب” على “تذكر” لترك بعض التذكيرات عن حالة درجة الحرارة المنخفضة المشوهة في مراحل درجات الحرارة العالية. هناك عدة طرق للقيام بذلك. سيخسر جسم مدرَّب الشكل ومُدفَّأ إلى ما بعد نقطة معينة تأثير الذاكرة في اتجاهين.

السلوك الزائف (“الاستبداد الفائق”)
في سبائك الذاكرة الشكل ، بالإضافة إلى تشوه مرن عادي ، يمكن ملاحظة تغير عكسي في الشكل الناجم عن القوة الخارجية. هذا التشوه “المرن” يمكن أن يتجاوز مرونة المعادن التقليدية حتى عشرين مرة. بيد أن سبب هذا السلوك ليس القوة الملزمة للذرات ، بل هو تحول طوري داخل المادة. يجب أن تكون المادة موجودة في مرحلة ارتفاع درجة الحرارة مع هيكل الأوستنيتي. تحت الإجهادات الخارجية ، أشكال المكعبات الوجهية المكسوةأوستينيت في المشوه رباعي الزوايا (محورها الجسم أو محور مكعبات الجسم ، متماسكة رباعي الزوايا شعرية) martensite (martensite الناجم عن الإجهاد) حولها. عند تصريفها ، يتغير martensite إلى الأوستينيت. وبما أن كل ذرة تحتفظ بالذرة المجاورة لها أثناء عملية التحويل ، فإنها تسمى أيضًا عملية تحويل طور الانتشار. لذلك ، يسمى الخاصية السلوك pseudoelastic. تعود المادة عندما تعفى من توترها الداخلي إلى شكلها الأصلي. مطلوب أي تغييرات درجة الحرارة لهذا.

كما أن SMAs تظهر مرونة فائقة ، والتي تتميز باستعادة سلالات كبيرة نسبيا مع بعضها ، ومع ذلك ، تبديد. بالإضافة إلى التحولات الطورية الناتجة عن الحرارة ، يمكن تحفيز مراحل مارسينت وأوستينيت استجابة للإجهاد الميكانيكي. عندما يتم تحميل SMAs في المرحلة الأوستينيت (أي فوق درجة حرارة معينة) ، فإن المواد تبدأ في التحول إلى مرحلة martensite (التوأمية) عندما يتم التوصل إلى ضغوط حرجة. عند استمرار التحميل وتفترض الظروف متساوية الحرارة ، فإن مارتينس (مدمن) سوف يبدأ في الانهيار ، مما يسمح للمواد أن تخضع للتشوه البلاستيكي. إذا حدث التفريغ قبل اللدونة ، فإن martensite يتحول إلى الأوستينيت ، وتستعيد المادة شكلها الأصلي عن طريق تطوير التخلف. على سبيل المثال ، يمكن لهذه المواد أن تشوه عكسيا إلى سلالات عالية جدا – تصل إلى 7 في المئة. تم تقديم مناقشة أكثر شمولاً للسلوك الكاذب بواسطة العمل التجريبي لشو وكيرياكيديس ، ومؤخراً من قبل Ma et al.

التاريخ
تم اتخاذ الخطوات الأولى المبلغ عنها نحو اكتشاف تأثير ذاكرة الشكل في ثلاثينيات القرن العشرين. وفقا لأوتسوكا وايمان ، اكتشف آرني أولاندر سلوك pseudoelastic من سبيكة Au-Cd في عام 1932. لاحظت Greninger و Mooradian (1938) تشكيل واختفاء مرحلة martensitic عن طريق خفض وزيادة درجة حرارة سبيكة Cu-Zn. الظاهرة الأساسية لتأثير الذاكرة المحكومة بالسلوك الحرارى لمرحلة مارتينسيت تم الإبلاغ عنها على نطاق واسع بعد عقد من الزمان من قبل كردجوموف وكاندروس (1949) وأيضا من قبل تشانغ وقراءة (1951).

تم تطوير سبائك النيكل – التيتانيوم لأول مرة في 1962-1963 من قبل مختبر الذخيرة البحرية للولايات المتحدة وتم تسويقها تحت الاسم التجاري نيتينول (وهو اختصار لمختبرات النيكل التيتانيوم البحرية). تم اكتشاف خصائصها الرائعة عن طريق الصدفة. تم تقديم عينة منحنى الشكل عدة مرات في اجتماع إدارة المختبر. قرر أحد المديرين الفنيين المنتسبين ، الدكتور ديفيد إس. موزي ، أن يرى ما الذي سيحدث إذا تعرضت العينة للحرارة واحتفظت بأنبوبه أخف تحته. إلى دهشة الجميع امتدت العينة مرة أخرى إلى شكلها الأصلي.

هناك نوع آخر من SMA يسمى سبيكة الذاكرة المغناطيسية (FSMA) ، التي تغير شكلها تحت المجالات المغناطيسية القوية. هذه المواد ذات أهمية خاصة حيث أن الاستجابة المغناطيسية تميل إلى أن تكون أسرع وأكثر كفاءة من الاستجابات الحرارية.

والسبائك المعدنية ليست هي المواد الوحيدة التي تستجيب للحرارة. كما تم تطوير بوليميرات ذاكرة الشكل ، وأصبحت متاحة تجاريا في أواخر التسعينات.

هياكل الكريستال
تحتوي العديد من المعادن على العديد من التركيبات البلورية المختلفة في نفس التركيب ، ولكن معظم المعادن لا تظهر تأثير ذاكرة الشكل. الخاصية الخاصة التي تسمح للسبائك ذات الذاكرة الشكل بالعودة إلى شكلها الأصلي بعد التسخين هي أن تحولها البلوري قابل للعكس تمامًا. في معظم التحولات البلورية ، تنتقل الذرات الموجودة في الهيكل عبر المعدن عن طريق الانتشار ، فتغير التركيب محليًا ، حتى ولو كان المعدن ككل مصنوعًا من نفس الذرات. التحول العكسي لا ينطوي على هذا الانتشار للذرات ، وبدلاً من ذلك فإن جميع الذرات تتغير في نفس الوقت لتشكيل بنية جديدة ، بقدر ما يمكن صنع متوازي الأضلاع من مربع عن طريق دفع جانبين متعارضين. عند درجات حرارة مختلفة ، يتم تفضيل بنية مختلفة وعندما يتم تبريد الهيكل خلال درجة الحرارة الانتقالية ، تتكون بنية martensitic من الطور الأوستنيتي.

سبائك الذاكرة الشكل المغناطيسي
بالإضافة إلى السبائك المغناطيسية المستثارة حراريًا الموصوفة أعلاه ، توجد سبائك ذاكرة الشكل (engl. سبيكة ذاكرة ذات شكل مغناطيسي ، MSMA) تظهر تغيرًا متحمسًا مغناطيسيًا في الشكل. في هذه الحالة ، تحرك من خلال تطبيق مجال مغناطيسي خارجي ، وحدتي التوأم ، وهناك تغيير في الشكل والطول. يتراوح حاليا التغير القابل للتحقيق في طول هذه السبائك في حدود تصل إلى 10٪ عند حجم صغير نسبيا (على عكس المواد المغنطيسية).

صناعة
تصنع سبائك الذاكرة الشكل عادة عن طريق الصب ، باستخدام ذوبان قوس فراغ أو ذوبان الحث. هذه هي التقنيات المتخصصة المستخدمة للحفاظ على الشوائب في السبائك إلى الحد الأدنى والتأكد من خلط المعادن بشكل جيد. ثم يتم إدخال السبائك الساخنة إلى أقسام أطول ثم يتم سحبها لتحويلها إلى سلك.

تعتمد الطريقة التي يتم بها “اختبار” السبائك على الخصائص المطلوبة. ويملي “التدريب” الشكل الذي ستتذكره السبيكة عندما يتم تسخينها. يحدث ذلك عن طريق تسخين السبائك بحيث يتم إعادة ترتيب الخلايا إلى مواقع ثابتة ، ولكن ليس ساخناً لدرجة أن المواد تُعاد بلورتها. يتم تسخينها بين 400 درجة مئوية و 500 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة ، على شكل ساخن ، ثم يتم تبريدها بسرعة عن طريق التبريد في الماء أو عن طريق التبريد بالهواء.

الخصائص
تعتبر السبائك القائمة على أساس النحاس والتي تعتمد على NiTi مواد هندسية. يمكن تصنيع هذه التركيبات إلى أي شكل وحجم تقريباً.

قوة المحصول من سبائك الذاكرة الشكل أقل من قوة الفولاذ التقليدي ، ولكن بعض التركيبات لها قوة إنتاج أعلى من البلاستيك أو الألومنيوم. يمكن أن يصل إجهاد الإنتاجية لـ Ni Ti إلى 500 ميجاباسكال. ارتفاع تكلفة المعدن نفسه ومتطلبات التصنيع تجعل من الصعب والمكلف لتنفيذ SMAs في التصميم. ونتيجة لذلك ، يتم استخدام هذه المواد في التطبيقات التي يمكن فيها استغلال خصائص المرونة الفائقة أو تأثير شكل الذاكرة. التطبيق الأكثر شيوعا هو في يشتغل.

واحدة من المزايا لاستخدام سبائك الذاكرة الشكل هو المستوى العالي من السلالة البلاستيكية القابلة للإسترداد التي يمكن تحفيزها. الحد الأقصى لسلالة قابلة للاسترداد هذه المواد يمكن أن تحمل دون أضرار دائمة تصل إلى 8 ٪ لبعض السبائك. هذا مقارنة مع سلالة قصوى 0.5 ٪ بالنسبة للفولاذ التقليدي.

قيود عملية
يتمتع SMA بالعديد من المزايا على المحركات التقليدية ، ولكنه يعاني من سلسلة من القيود التي قد تعوق التطبيق العملي. في العديد من الدراسات ، تم التأكيد على أن عدد قليل فقط من تطبيقات سبائك الذاكرة ذات الشكل الحاصل على براءة اختراع ناجح تجاريا بسبب قيود المواد جنبا إلى جنب مع نقص المعرفة المادية والتصميم والأدوات المرتبطة بها ، مثل أساليب التصميم غير الملائمة والتقنيات المستخدمة. تتمثل التحديات في تصميم تطبيقات SMA في التغلب على قيودها ، والتي تشمل سلالة صغيرة الحجم وقابلة للاستخدام نسبياً ، وتردد منخفض في التشغيل ، وقابلية منخفضة للتحكم ، ودقة منخفضة ، وكفاءة طاقة منخفضة.

زمن الاستجابة وتجاوب الاستجابة
مشغلات SMA عادة ما يتم تشغيلها كهربائيا ، حيث ينتج عن تيار كهربائي تسخين جول. يحدث التعطيل عادةً عن طريق نقل حراري حر للحمل إلى البيئة المحيطة. وبالتالي ، يكون تشغيل SMA عادة غير متماثل ، مع وقت تشغيل سريع نسبيًا ووقت تباطؤ بطيء. تم اقتراح عدد من الطرق لتقليل وقت إبطال SMA ، بما في ذلك الحمل الحراري القسري ، وتأخر SMA مع مادة موصلة من أجل التلاعب بمعدل نقل الحرارة.

تتضمن الطرق الجديدة لتعزيز جدوى مشغلات SMA استخدام “تباطؤ” موصل. تستخدم هذه الطريقة معجون حراري لنقل الحرارة بسرعة من SMA عن طريق التوصيل. ثم يتم نقل هذه الحرارة بسهولة أكبر إلى البيئة عن طريق الحمل الحراري حيث تكون الشعاع الخارجي (ومنطقة نقل الحرارة) أكبر بكثير من السلك العاري. ينتج عن هذه الطريقة انخفاضًا كبيرًا في وقت إلغاء التنشيط وملف تعريف تنشيط متماثل. نتيجة لزيادة معدل نقل الحرارة ، يتم زيادة التيار المطلوب لتحقيق قوة تشغيل معينة.

التعب الهيكلي والارهاق الوظيفي
يخضع SMA للإرهاق الهيكلي – وهو وضع الفشل الذي ينتج عن التحميل الدوري في بدء ونشر الكراك الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى فقدان الكارثة للوظيفة عن طريق الكسر. الفيزياء وراء هذا الوضع التعب هو تراكم الضرر الجزئي أثناء التحميل الدوري. لوحظ هذا النمط الفشل في معظم المواد الهندسية ، وليس فقط SMAs.

تخضع SMA أيضًا للإرهاق الوظيفي ، وهو نمط فشل ليس نموذجيًا في معظم المواد الهندسية ، حيث لا يفشل SMA بشكل أساسي ، ولكنه يفقد خصائص شكله / ذاكرته الفائقة مع مرور الوقت. ونتيجة للتحميل الدوري (كلاهما ميكانيكي وحراري) ، تفقد المادة قدرتها على الخضوع لعملية تحويل طوري قابلة للانعكاس. على سبيل المثال ، يتناقص التشريد في مشغل التشغيل مع زيادة عدد الدورات. الفيزياء وراء هذا هو التغيير التدريجي في البنية المجهرية – وبشكل أكثر تحديدًا ، تراكم اضطرابات الانزلاق في أماكن الإقامة. وغالبًا ما يكون ذلك مصحوبًا بتغيير كبير في درجات حرارة التحول. قد يؤثر تصميم مشغلات SMA أيضًا على كلاً من إجهاد الهيكلية والوظيفي في SMA ، مثل تكوينات البكرة في نظام SMA-Pulley.

يشتغل غير مقصود
مشغلات SMA عادة ما يتم تشغيلها كهربائيا بواسطة تسخين جول. إذا تم استخدام SMA في بيئة حيث تكون درجة الحرارة المحيطة غير مضبوطة ، قد يحدث تشغيل غير مقصود عن طريق التسخين المحيط.

تطبيقات

صناعي

الطائرات والمركبات الفضائية
طورت شركة بوينغ ، ومحركات جنرال إلكتريك للطائرات ، وشركة غودريتش ، وشركة ناسا ، وجامعة تكساس إيه آند إم ، وجميع خطوط نيبون الجوية ، شركة شيفرون المتغيرة للهندسة باستخدام تقنية NiTi SMA. مثل تصميم فوهة المروحة للمنطقة المتغيرة (VAFN) سيسمح بمحركات نفاثة أكثر هدوءا وفعالية في المستقبل. في عامي 2005 و 2006 ، أجرت شركة بوينغ اختبارات طيران ناجحة لهذه التكنولوجيا.

يتم استكشاف SMAs كمخمدات الاهتزاز لمركبات الإطلاق ومحركات الطائرات التجارية. تسمح كمية كبيرة من التلاؤم المرصود خلال التأثير المرن بالموجات فوق الصوتية (SMAs) بتبديد الطاقة وتخميد الاهتزازات. وتبشر هذه المواد بتخفيض أحمال الاهتزازات العالية على الحمولات أثناء الإطلاق وكذلك على شفرات المروحة في المحركات النفاثة التجارية ، مما يسمح بتصاميم أكثر كفاءة وخفيفة الوزن. كما تظهر SMAs إمكانية استخدام تطبيقات أخرى عالية الصدمات مثل محامل الكريات ومعدلات الهبوط.

كما أن هناك اهتمامًا كبيرًا باستخدام SMAs لمجموعة متنوعة من تطبيقات المحرك في المحركات النفاثة التجارية ، والتي من شأنها أن تقلل بشكل كبير من وزنها وتعزز من كفاءتها. يجب إجراء مزيد من البحوث في هذا المجال ، مع ذلك ، لزيادة درجة حرارة التحول وتحسين الخواص الميكانيكية لهذه المواد قبل أن يتم تنفيذها بنجاح. يقدم Ma et al استعراضًا للتطورات الحديثة في سبائك الذاكرة ذات الشكل العالي الحرارة (HTSMAs).

كما يتم استكشاف مجموعة متنوعة من تقنيات تحويل الجناح.

السيارات
أول منتج عالي الحجم (> مشغلات 5Mio / سنة) هو صمام سيارات يستخدم للتحكم في المثانة الهوائية ذات الضغط المنخفض في مقعد السيارة الذي يقوم بضبط محيط دعم / دعم الدعامات القطنية. كانت الفوائد العامة لـ SMA على الملفات اللولبية المستخدمة تقليديا في هذا التطبيق (أقل ضوضاء / EMC / الوزن / عامل الشكل / استهلاك الطاقة) هي العامل الحاسم في قرار استبدال التكنولوجيا القياسية القديمة مع SMA.

أصبحت شفروليه كورفيت 2014 أول سيارة تدخل مشغلات SMA ، والتي حلت محل المحركات الأثقل التي تعمل بمحركات لفتح وتنفيس فتحة الفتحة التي تطلق الهواء من الجذع ، مما يسهل إغلاقها. كما يتم استهداف مجموعة متنوعة من التطبيقات الأخرى ، بما في ذلك المولدات الكهربائية لتوليد الكهرباء من حرارة العادم والسدود الجوية عند الطلب لتحسين الديناميكا الهوائية بسرعات مختلفة.

الروبوتات
كانت هناك أيضا دراسات محدودة على استخدام هذه المواد في الروبوتات ، على سبيل المثال الروبوت الهاوي Stiquito (و “Roboterfrau Lara”) ، لأنها تجعل من الممكن إنشاء روبوتات خفيفة الوزن للغاية. في الآونة الأخيرة ، تم تقديم يد اصطناعية بواسطة Loh et al. يمكن أن يكاد يماثل حركة يد الإنسان [Loh2005]. ويجري أيضا استكشاف تطبيقات بيوميميتيك أخرى. النقاط الضعيفة للتكنولوجيا هي عدم كفاءة الطاقة ، وأوقات الاستجابة البطيئة ، والتخبط الضخم.

يد الروبوتية البيولوجية
هناك بعض النماذج الأولية القائمة على SMA من ناحية الروبوت التي تستخدم تأثير ذاكرة الشكل (SME) لنقل الأصابع.

الهياكل المدنية
تجد SMAs مجموعة متنوعة من التطبيقات في الهياكل المدنية مثل الجسور والمباني. أحد هذه التطبيقات هو الخرسانة المسلحة المقواة (IRC) ، والتي تتضمن أسلاك SMA المدمجة داخل الخرسانة. يمكن لهذه الأسلاك الشعور الشقوق والتعاقد على شفاء الشقوق الحجم الكلي. تطبيق آخر هو ضبط نشط للتردد الطبيعي الهيكلي باستخدام أسلاك SMA لتخميد الاهتزازات.

الأنابيب
وكان أول تطبيق تجاري للمستهلك هو اقتران شكل الذاكرة للخطوط ، مثل أنابيب خط النفط للتطبيقات الصناعية وأنابيب المياه والأنابيب المماثلة للتطبيقات الاستهلاكية والتجارية.

اتصالات
كان ثاني تطبيق كبير الحجم عبارة عن مشغل تركيز تلقائي (AF) لهاتف ذكي. يوجد حاليًا العديد من الشركات التي تعمل على وحدة تثبيت الصورة البصرية (OIS) مدفوعة بأسلاك مصنوعة من SMAs

دواء
يتم تطبيق سبائك الذاكرة الشكل في الطب ، على سبيل المثال ، كأجهزة تثبيت لورم العظام في جراحة العظام ، في الأقواس الأسنان لممارسة قوى تتحرك الأسنان المستمر على الأسنان ، وفي كبسولة التنظير يمكن استخدامها كمحفز لعمل الخزعة.

شهدت أواخر الثمانينات من القرن العشرين الإدخال التجاري للنيتينول كتكنولوجيا تمكينية في عدد من التطبيقات الطبية داخل الأوعية الدموية الأقل بضعاً. في حين أنها أكثر تكلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ ، فإن الخصائص الذاتية التوسع لسبائك نيتينول المصنعة إلى BTR (استجابة درجة حرارة الجسم) ، قد وفرت بديلاً جذابًا للأجهزة القابلة للتوسع في البالونات في الطعوم الدعامة حيث تعطي القدرة على التكيف مع شكل الأوعية الدموية المحددة عندما تتعرض لدرجة حرارة الجسم. في المتوسط ​​، يتم تصنيع 50 ٪ من جميع الدعامات الوعائية المحيطية المتاحة حاليا في السوق العالمية مع الننتول.

قياس مدى البصر
يتم تسويق إطارات النظارات المصنوعة من SMAs التي تحتوي على التيتانيوم تحت العلامات التجارية Flexon و TITANflex. عادة ما تكون هذه الإطارات مصنوعة من سبائك ذاكرة الشكل التي تم تعيين درجة حرارة انتقالها تحت درجة حرارة الغرفة المتوقعة. هذا يسمح للإطارات بالتعرض لتشوه كبير تحت الضغط ، ومع ذلك يستعيد الشكل المقصود بمجرد تفريغ المعدن مرة أخرى. ترجع السلالات الكبيرة الواضحة على ما يبدو إلى تأثير martensitic الناجم عن الإجهاد ، حيث يمكن أن تتحول البنية البلورية تحت التحميل ، مما يسمح بتغيير الشكل مؤقتًا تحت الحمل. وهذا يعني أن النظارات المصنوعة من سبائك الذاكرة الشكل تكون أكثر قوة ضد التلف العرضي.

جراحة العظام
تم استخدام معادن الذاكرة في جراحة العظام كجهاز تثبيت الانضغاط للعظم العظمي ، وعادةً ما يتم ذلك في إجراءات الأطراف السفلية. يتم تخزين الجهاز ، الذي عادة ما يكون على شكل دبّاس كبير ، في ثلاجة في شكله القابل للطيّ ويزرع في ثقوب مسبقة في العظام عبر العظم. ومع ارتفاع درجة حرارة الأرض ، تعود إلى حالتها غير القابلة للرطوبة وتضغط على الأسطح العظمية معًا لتعزيز اتحاد العظام.

طب الأسنان
نمت مجموعة من التطبيقات ل SMAs على مر السنين ، وهو مجال رئيسي للتطوير يجري طب الأسنان. مثال واحد هو انتشار الأقواس الأسنان باستخدام تقنية SMA لممارسة قوى تتحرك الأسنان على الأسنان. تم تطوير هذا القناع في عام 1972 من قبل أخصائي تقويم الأسنان جورج أندرياسن. هذا ثورة تقويم الأسنان السريري. تحتوي سبيكة Andreasen على ذاكرة ذات شكل منقوش ، تتوسع وتتقلص ضمن نطاق درجات حرارة معينة بسبب برامجه الهندسية.

استخدم Harmeet D. Walia في وقت لاحق سبيكة في تصنيع ملفات قناة الجذر لالجذور.

رعاش
تستخدم تقنيات الإلغاء النشطة التقليدية للحد من الارتجاف أنظمة كهربائية أو هيدروليكية أو تعمل بالهواء المضغوط لتحفيز الجسم في الاتجاه المعاكس للإزعاج. ومع ذلك ، فإن هذه الأنظمة محدودة بسبب البنية التحتية الكبيرة المطلوبة لإنتاج سعة كبيرة من الطاقة عند ترددات الهزات البشرية. أثبتت SMAs أنها طريقة فعالة للتشغيل في التطبيقات المحمولة ، وقد مكنت أجهزة إلغاء الهزة النشطة الجديدة من فئة جديدة. أحد الأمثلة الحديثة على هذا الجهاز هو ملعقة Liftware ، التي طورتها شركة Lift Labs التابعة لـ Verily Life Sciences.

محركات
وقد تم تطوير محركات الحرارة التجريبية ذات الحالة الصلبة ، والتي تعمل من الاختلافات الصغيرة نسبيا في درجة الحرارة في مكامن المياه الباردة والساخنة ، منذ السبعينيات ، بما في ذلك محرك البنوك ، الذي طورته Ridgway Banks.

الحرف
تباع في أطوال مستديرة صغيرة للاستخدام في أساور خالية من اللاصق.

المواد
المواد المستخدمة أساسا سبائك الذاكرة الشكل ، والتي تسمى أيضا المواد المبردة ، هي نيتي (النيكل – التيتانيوم ، والنيتينول) ، مع خصائص أفضل ، NiTiCu (النيكل – التيتانيوم والنحاس). كلاهما على الأرجح لاستخدامها كمواد المحرك. من درجة التكافؤ الدقيق (نسبة كمية) ، درجات الحرارة التحول تعتمد. في أقل من 50 نسبة نيكل ذرية في المئة ، حوالي 100 درجة مئوية. إذا كان محتوى النيكل من السبائك متنوعًا ، فمن الممكن إنتاج سلوك كاذب أو كاذب مثل الأوستينيت أو martensite في درجة حرارة الغرفة.

المواد الأخرى التي أساسها النحاس هي CuZn (النحاس – الزنك) ، CuZnAl (النحاس والزنك والألومنيوم) و CuAlNi (النحاس والالومنيوم والنيكل). على الرغم من أنها أرخص ، إلا أنها تتمتع بدرجات حرارة تحول أعلى وذاكرة ضعيفة الشكل. يتم استخدامها على وجه الخصوص في التكنولوجيا الطبية. أقل شيوعا هي FeNiAl (الحديد والنيكل والالومنيوم) ، FeMnSi (الحديد والمنغنيز والسيليكون) و ZnAuCu (الزنك والذهب والنحاس).

تعرض مجموعة متنوعة من السبائك تأثير ذاكرة الشكل. يمكن ضبط مكونات السبائك للتحكم في درجات حرارة التحول في SMA. تتضمن بعض الأنظمة الشائعة ما يلي (بأي حال من الأحوال قائمة شاملة):

Ag-Cd 44/49 at.٪ Cd
Au-Cd 46.5 / 50 at.٪ Cd
Cu-Al-Ni 14 / 14.5٪ w بالوزن و 3 / 4.5٪ بالوزن Ni
النحاس وآل ني-HF
Cu-Sn تقريبا. 15 في٪ Sn
Cu-Zn 38.5 / 41.5 wt.٪ Zn
Cu-Zn-X (X = Si، Al، Sn)
Fe-Pt approx. 25 بنقطة
Mn-Cu 5/35 at٪ Cu
الحديد المنغنيز سي
شارك في ني آل
شارك في ني غا
ني الحديد الجا
تي-NB
نيي تي تقريبا. 55-60٪ بالوزن Ni
ني تي-HF
ني تي-PD
ني المنغنيز، جورجيا