आकार मेमोरी मिश्र धातु

एक आकृति-मेमोरी मिश्र धातु (एसएमए, स्मार्ट मेटल, मेमोरी मेटल, मेमोरी मिश्र धातु, मांसपेशियों के तार, स्मार्ट मिश्र धातु) एक मिश्र धातु है जो अपने मूल आकार को “याद करता है” और जब गर्म होने पर विकृत पूर्व-विकृत आकार में लौटाया जाता है। यह सामग्री हाइड्रोलिक, वायवीय, और मोटर-आधारित प्रणालियों जैसे पारंपरिक एक्ट्यूएटर के लिए हल्के, ठोस-राज्य विकल्प है। आकार-स्मृति मिश्र धातुओं में रोबोटिक्स और मोटर वाहन, एयरोस्पेस और बायोमेडिकल उद्योगों में अनुप्रयोग हैं।

अवलोकन
दो सबसे प्रचलित आकार-मेमोरी मिश्र धातु तांबा-एल्यूमीनियम-निकल, और निकल-टाइटेनियम (एनआईटीआई) मिश्र धातु हैं, लेकिन एसएमए को जस्ता, तांबा, सोना और लौह मिश्र धातु द्वारा भी बनाया जा सकता है। हालांकि लो-आधारित और तांबे-आधारित एसएमए, जैसे फी-एमएन-सी, क्यू-जेएन-अल और क्यू-अल-नी, वाणिज्यिक रूप से उपलब्ध हैं और नीती से सस्ता हैं, निटी आधारित एसएमए अधिकतर अनुप्रयोगों के लिए उनकी स्थिरता के कारण बेहतर हैं , व्यावहारिकता और बेहतर थर्मो-मैकेनिक प्रदर्शन। एसएमए दो अलग-अलग चरणों में मौजूद हो सकते हैं, तीन अलग-अलग क्रिस्टल संरचनाओं (यानी जुड़वां मार्टेंसाइट, डिटविन मार्टेंसाइट और ऑस्टेनाइट) और छह संभावित परिवर्तन।

नीती मिश्र धातु ऑस्टेनाइट से शीतलन पर मार्टेंससाइट में बदल जाते हैं; एमएफ वह तापमान है जिस पर मार्टेंसाइट में संक्रमण शीतलन पर पूरा होता है। तदनुसार, हीटिंग के दौरान As और Af तापमान है जिस पर मार्टेंससाइट से ऑस्टेनाइट में परिवर्तन शुरू होता है और समाप्त होता है। आकृति-स्मृति प्रभाव के दोहराए गए उपयोग से विशेषता परिवर्तन तापमान की एक शिफ्ट हो सकती है (इस प्रभाव को कार्यात्मक थकान के रूप में जाना जाता है, क्योंकि यह सामग्री के सूक्ष्म संरचनात्मक और कार्यात्मक गुणों के परिवर्तन से निकटता से संबंधित है)। अधिकतम तापमान जिस पर एसएमए अब प्रेरित नहीं हो सकता है उसे एमडी कहा जाता है, जहां एसएमए स्थायी रूप से विकृत होते हैं।

मार्टेंसाइट चरण से ऑस्टेनाइट चरण में संक्रमण केवल तापमान और तनाव पर निर्भर करता है, समय नहीं, क्योंकि अधिकांश चरण परिवर्तन होते हैं, क्योंकि इसमें कोई प्रसार शामिल नहीं होता है। इसी तरह, ऑस्टेनाइट संरचना का नाम इसी तरह की संरचना के इस्पात मिश्र धातु से प्राप्त होता है। यह इन दो चरणों के बीच उलटा अंतरण संक्रमण है जिसके परिणामस्वरूप विशेष गुण होते हैं। कार्बन स्टील को तेजी से ठंडा करके ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट का गठन किया जा सकता है, लेकिन यह प्रक्रिया उलटा नहीं है, इसलिए स्टील में आकृति-स्मृति गुण नहीं हैं।

ξ (टी) मार्टेंसाइट अंश का प्रतिनिधित्व करता है। हीटिंग संक्रमण और शीतलन संक्रमण के बीच का अंतर हिस्टैरेसीस को जन्म देता है जहां प्रक्रिया में कुछ यांत्रिक ऊर्जा खो जाती है। वक्र का आकार आकृति-स्मृति मिश्र धातु, जैसे मिश्र धातु के भौतिक गुणों पर निर्भर करता है। और सख्त काम करते हैं।

प्रयोग योग्य प्रभाव
आकार मेमोरी मिश्र धातु गति के कई 100,000 चक्रों के लिए ध्यान देने योग्य थकान के बिना बहुत बड़ी ताकतों को प्रेषित कर सकते हैं। अन्य एक्ट्यूएटर सामग्री की तुलना में, आकार मेमोरी मिश्र धातुओं की अब तक की सबसे बड़ी विशिष्ट कार्य क्षमता (भौतिक मात्रा में किए गए कार्यों का अनुपात) है। आकार स्मृति तत्व कई मिलियन चक्रों के लिए काम कर सकते हैं। हालांकि, जैसे चक्रों की संख्या बढ़ जाती है, आकार स्मृति तत्वों के गुण, उदाहरण के बाद रूपांतरण के बाद अवशिष्ट तनाव रह सकते हैं।

सिद्धांत रूप में, सभी आकार मेमोरी मिश्र धातु सभी आकार मेमोरी प्रभाव कर सकते हैं। संबंधित वांछित प्रभाव विनिर्माण और सामग्री प्रौद्योगिकी का कार्य है और इसे ऑपरेटिंग तापमान और प्रभाव के आकार के अनुकूलन के ट्यूनिंग द्वारा प्रशिक्षित किया जाना चाहिए।

वन-वे बनाम दो-तरफा आकार मेमोरी
आकार-स्मृति मिश्र धातु के अलग-अलग आकार-स्मृति प्रभाव होते हैं। दो आम प्रभाव एक तरफा और दो-तरफा आकार स्मृति हैं। प्रभावों का एक योजनाबद्ध नीचे दिखाया गया है।

प्रक्रियाएं बहुत समान हैं: मार्टेंसाइट से शुरू, एक तरफा प्रभाव या दो विकेट के लिए एक अपरिवर्तनीय राशि के साथ गंभीर विकृति के लिए एक उलटा विकृति जोड़ना, नमूना को गर्म करना और इसे फिर से ठंडा करना।

एक तरफा स्मृति प्रभाव
जब एक आकृति-स्मृति मिश्र धातु अपने ठंडे राज्य (नीचे के नीचे) में होता है, तो धातु को घुमाया जा सकता है या फैलाया जा सकता है और संक्रमण के तापमान से ऊपर तक गर्म होने तक उन आकारों को पकड़ लेगा। हीटिंग पर, आकार अपने मूल में बदल जाता है। जब धातु फिर से ठंडा हो जाता है तो यह फिर से विकृत होने तक गर्म आकार में रहेगा।

एक तरफा प्रभाव के साथ, उच्च तापमान से ठंडा करने से मैक्रोस्कोपिक आकार में परिवर्तन नहीं होता है। कम तापमान आकार बनाने के लिए एक विरूपण आवश्यक है। हीटिंग पर, परिवर्तन शुरू होता है और एफ़ (आमतौर पर 2 से 20 डिग्री सेल्सियस या गर्म हो जाता है, मिश्र धातु या लोडिंग स्थितियों के आधार पर) पूरा होता है। जैसा कि मिश्र धातु प्रकार और संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है और -150 डिग्री सेल्सियस और 200 डिग्री सेल्सियस के बीच भिन्न हो सकता है।

दो तरफा स्मृति प्रभाव
दो-तरफा आकार-स्मृति प्रभाव प्रभाव है कि सामग्री दो अलग-अलग आकारों को याद करती है: एक कम तापमान पर, और एक उच्च तापमान आकार पर। एक सामग्री जो हीटिंग और कूलिंग दोनों के दौरान एक आकृति-स्मृति प्रभाव दिखाती है उसे दो-तरफा आकार स्मृति कहा जाता है। यह बाहरी बल (आंतरिक दो-तरफा प्रभाव) के आवेदन के बिना भी प्राप्त किया जा सकता है। इन स्थितियों में सामग्री इतनी अलग तरीके से व्यवहार करने का कारण प्रशिक्षण में निहित है। प्रशिक्षण का तात्पर्य है कि एक आकृति स्मृति एक निश्चित तरीके से व्यवहार करने के लिए “सीख” सकती है। सामान्य परिस्थितियों में, एक आकृति-स्मृति मिश्र धातु अपने निम्न तापमान के आकार को याद करता है, लेकिन उच्च तापमान वाले आकार को पुनर्प्राप्त करने के लिए हीटिंग पर, कम तापमान आकार को तुरंत “भूल जाता है”। हालांकि, इसे उच्च तापमान चरणों में विकृत निम्न-तापमान की स्थिति के कुछ अनुस्मारक छोड़ने के लिए “याद रखने” के लिए “प्रशिक्षित” किया जा सकता है। इसे करने के कई तरीके हैं। एक निश्चित बिंदु से परे गर्म आकार वाली, प्रशिक्षित वस्तु दो तरफा स्मृति प्रभाव खो देगी।

स्यूडोलेस्टिक व्यवहार (“सुपररेलास्टिकिटी”)
आकार मेमोरी मिश्र धातुओं में, सामान्य लोचदार विरूपण के अलावा, बाहरी बल के कारण आकार में एक परिवर्तनीय परिवर्तन देखा जा सकता है। यह “लोचदार” विरूपण बीस गुना तक पारंपरिक धातुओं की लोच से अधिक हो सकता है। हालांकि, इस व्यवहार का कारण परमाणुओं की बाध्यकारी शक्ति नहीं है, बल्कि सामग्री के भीतर एक चरण परिवर्तन है। सामग्री उच्च तापमान चरण में Austenitic संरचना के साथ उपस्थित होना चाहिए। बाहरी तनाव के तहत, फेस-सेंसर क्यूबिक रूपों को टेट्रैगोनल विकृत (शरीर केंद्रित या घन-शरीर केंद्रित, टेट्रैगोनल विकृत जाली) मार्टेंसाइट (तनाव प्रेरित मार्टेंसाइट) में ऑस्टेनाइट। निर्वहन होने पर, मार्टेंसाइट वापस ऑस्टेनाइट में बदल जाता है। चूंकि प्रत्येक परमाणु परिवर्तन के दौरान अपने पड़ोसी परमाणु को बरकरार रखता है, इसे एक विसारहीन चरण परिवर्तन भी कहा जाता है। इसलिए, संपत्ति छद्म व्यवहार व्यवहार कहा जाता है। भौतिक रिटर्न जब आंतरिक तनाव से अपने मूल रूप में वापस आ जाता है। इसके लिए कोई तापमान परिवर्तन की आवश्यकता नहीं है।

एसएमए भी सुपररेलास्टिकिटी प्रदर्शित करते हैं, जो कुछ लोगों के साथ तुलनात्मक रूप से बड़े उपभेदों की वसूली द्वारा विशेषता है, हालांकि, अपव्यय। तापमान-प्रेरित चरण परिवर्तनों के अलावा, यांत्रिक तनाव के जवाब में मार्टेंसाइट और ऑस्टेनाइट चरणों को प्रेरित किया जा सकता है। जब एसएमए ऑस्टेनाइट चरण (यानी एक निश्चित तापमान से ऊपर) में लोड होते हैं, तो सामग्री एक गंभीर तनाव तक पहुंचने पर (जुड़वां) मार्टेंसाइट चरण में बदलना शुरू कर देगी। निरंतर लोडिंग और आइसोथर्मल स्थितियों को मानते हुए, (जुड़वां) मार्टेंसाइट डिटविन से शुरू हो जाएगा, जिससे सामग्री प्लास्टिक विरूपण से गुजरती है। अगर प्लास्टिक से पहले उतारना होता है, तो मार्टेंसाइट वापस ऑस्टेनाइट में बदल जाता है, और सामग्री एक हिस्टैरेसीस विकसित करके अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, इन सामग्रियों को बहुत अधिक उपभेदों के विपरीत रूप से विकृत कर सकते हैं – 7 प्रतिशत तक। छद्मकोशिका व्यवहार की एक और पूरी तरह से चर्चा शॉ और Kyriakides के प्रयोगात्मक काम द्वारा प्रस्तुत की जाती है, और हाल ही में मा एट अल द्वारा।

इतिहास
आकार-स्मृति प्रभाव की खोज की दिशा में पहला रिपोर्ट कदम 1 9 30 के दशक में लिया गया था। ओत्सुका और वेमैन के मुताबिक, आर्ने ओलैंडर ने 1 9 32 में औ-सीडी मिश्र धातु के छद्म व्यवहार को खोज लिया। ग्रेनेरिंग और मुरादियन (1 9 38) ने क्यू-जेएन मिश्र धातु के तापमान को कम करने और बढ़ने से मार्टेंसिटिक चरण के गठन और गायब होने का निरीक्षण किया। मार्टेंसाइट चरण के थर्मोमेस्टिक व्यवहार द्वारा शासित स्मृति प्रभाव की मूल घटना को एक दशक बाद कुर्दजुमोव और खांड्रोस (1 9 4 9) और चांग एंड रीड (1 9 51) द्वारा व्यापक रूप से रिपोर्ट किया गया था।

निकल-टाइटेनियम मिश्र धातु को पहली बार संयुक्त राज्य अमेरिका नौसेना अध्यादेश प्रयोगशाला द्वारा 1 9 62-19 63 में विकसित किया गया था और व्यापार नाम नितिनोल (निकल टाइटेनियम नौसेना अध्यापन प्रयोगशालाओं के लिए एक संक्षिप्त नाम) के तहत वाणिज्यिकीकृत किया गया था। दुर्घटना से उनकी उल्लेखनीय संपत्तियों की खोज की गई। प्रयोगशाला प्रबंधन बैठक में कई बार आकार से बाहर निकला एक नमूना प्रस्तुत किया गया था। एसोसिएट तकनीकी निदेशकों में से एक, डॉ डेविड एस मुज़ी ने यह देखने का फैसला किया कि क्या होगा यदि नमूना गर्मी के अधीन था और उसके नीचे उसकी पाइप लाइटर आयोजित की गई। हर किसी के आश्चर्य के लिए नमूना अपने मूल आकार में वापस फैला हुआ है।

एक और प्रकार का एसएमए है, जिसे फेरोमैग्नेटिक आकृति-मेमोरी मिश्र धातु (एफएसएमए) कहा जाता है, जो मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के नीचे आकार बदलता है। ये सामग्रियां विशेष रुचि के रूप में होती हैं क्योंकि चुंबकीय प्रतिक्रिया तापमान-प्रेरित प्रतिक्रियाओं की तुलना में तेज़ी से और अधिक कुशल होती है।

धातु मिश्र धातु केवल थर्मली-प्रतिक्रियाशील सामग्री नहीं हैं; आकृति-मेमोरी पॉलिमर भी विकसित किए गए हैं, और 1 99 0 के उत्तरार्ध में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हो गए।

क्रिस्टल संरचनाएं
कई धातुओं में एक ही संरचना में कई अलग-अलग क्रिस्टल संरचनाएं होती हैं, लेकिन अधिकांश धातुएं इस आकृति-स्मृति प्रभाव को नहीं दिखाती हैं। विशेष संपत्ति जो आकृति-स्मृति मिश्र धातु को गर्म करने के बाद अपने मूल आकार में वापस जाने की अनुमति देती है वह यह है कि उनका क्रिस्टल परिवर्तन पूरी तरह से उलट है। अधिकांश क्रिस्टल परिवर्तनों में, संरचना में परमाणु प्रसार के माध्यम से धातु के माध्यम से यात्रा करेंगे, स्थानीय रूप से संरचना को बदलते हैं, भले ही धातु पूरी तरह से एक ही परमाणु से बना है। एक परिवर्तनीय परिवर्तन में परमाणुओं के इस प्रसार को शामिल नहीं किया जाता है, बल्कि सभी परमाणु एक ही समय में एक नई संरचना बनाने के लिए स्थानांतरित होते हैं, जिस तरह से दो विपरीत पक्षों पर दबाव डालकर एक समानांतर चक्र को वर्ग से बाहर किया जा सकता है। विभिन्न तापमानों पर, विभिन्न संरचनाओं को प्राथमिकता दी जाती है और जब संक्रमण तापमान के माध्यम से संरचना को ठंडा किया जाता है, तो मार्टेंसिटिक संरचना ऑस्टिनिटिक चरण से बनती है।

चुंबकीय आकार स्मृति मिश्र धातु
ऊपर वर्णित थर्मलली उत्तेजित चुंबकीय मिश्र धातुओं के अलावा, आकृति मेमोरी मिश्र धातु मौजूद हैं (एनजीएल चुंबकीय आकार मेमोरी मिश्र धातु, एमएसएमए) आकार में चुंबकीय रूप से उत्साहित परिवर्तन दिखा रहा है। इस मामले में, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र, जुड़वां सीमाओं के उपयोग के माध्यम से स्थानांतरित करें और आकार और लंबाई में एक बदलाव है। इस तरह के मिश्र धातुओं की लंबाई में प्राप्त परिवर्तन वर्तमान में अपेक्षाकृत छोटे (मैग्नेटोस्ट्रिटिव सामग्री के विपरीत) छोटी हस्तांतरणीय बलों पर 10% तक है।

उत्पादन
आकार-स्मृति मिश्र धातु आमतौर पर वैक्यूम आर्क पिघलने या प्रेरण पिघलने का उपयोग करके कास्टिंग करके बनाई जाती हैं। ये विशेषज्ञ तकनीकें हैं जो मिश्र धातु में अशुद्धता को कम से कम रखने के लिए उपयोग की जाती हैं और यह सुनिश्चित करती हैं कि धातु अच्छी तरह से मिश्रित हों। पिंड तब गर्म वर्गों में गर्म हो जाता है और फिर इसे तार में बदलने के लिए तैयार किया जाता है।

जिस तरह से मिश्र धातु “प्रशिक्षित” होते हैं, वांछित गुणों पर निर्भर करता है। “प्रशिक्षण” आकार को निर्देशित करता है कि मिश्रित होने पर मिश्र धातु को याद होगा। यह मिश्र धातु को गर्म करके होता है ताकि विघटन स्थिर स्थितियों में फिर से व्यवस्थित हो जाए, लेकिन सामग्री इतनी गर्म न हो कि सामग्री पुन: स्थापित हो। उन्हें गर्म करने के दौरान 30 मिनट के लिए 400 डिग्री सेल्सियस और 500 डिग्री सेल्सियस के बीच गर्म किया जाता है, और फिर पानी में क्वेंचिंग या हवा के साथ ठंडा करके तेजी से ठंडा किया जाता है।

गुण
तांबे-आधारित और निटी-आधारित आकार-स्मृति मिश्र धातु को इंजीनियरिंग सामग्री माना जाता है। इन रचनाओं को लगभग किसी भी आकार और आकार के लिए निर्मित किया जा सकता है।

आकृति-स्मृति मिश्र धातु की उपज शक्ति परंपरागत स्टील की तुलना में कम है, लेकिन कुछ रचनाओं में प्लास्टिक या एल्यूमीनियम की तुलना में अधिक उपज शक्ति होती है। नी टी के लिए उपज तनाव 500 एमपीए तक पहुंच सकता है। धातु की उच्च लागत और प्रसंस्करण आवश्यकताओं को एसएमए को एक डिजाइन में लागू करना मुश्किल और महंगा बनाता है। नतीजतन, इन सामग्रियों का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां सुपर लोचदार गुण या आकार-स्मृति प्रभाव का शोषण किया जा सकता है। सबसे आम आवेदन actuation में है।

आकृति-स्मृति मिश्र धातु का उपयोग करने के फायदों में से एक पुनर्प्राप्ति योग्य प्लास्टिक तनाव का उच्च स्तर है जिसे प्रेरित किया जा सकता है। अधिकतम निकासी योग्य तनाव इन सामग्रियों को स्थायी नुकसान के बिना पकड़ सकता है कुछ मिश्र धातुओं के लिए 8% तक है। यह परंपरागत स्टील्स के लिए अधिकतम तनाव 0.5% के साथ तुलना करता है।

व्यावहारिक सीमाएं
एसएमए के पारंपरिक एक्ट्यूएटर पर कई फायदे हैं, लेकिन उन सीमाओं की श्रृंखला से ग्रस्त हैं जो व्यावहारिक अनुप्रयोग में बाधा डाल सकते हैं। कई अध्ययनों में, यह जोर दिया गया था कि पेटेंट किए गए आकार मेमोरी मिश्र धातु अनुप्रयोगों में से केवल कुछ ही भौतिक सीमाओं के कारण वाणिज्यिक रूप से सफल होते हैं, सामग्री और डिजाइन ज्ञान और संबंधित उपकरणों जैसे कि अनुचित डिजाइन दृष्टिकोण और तकनीकों का उपयोग किया जाता है। एसएमए अनुप्रयोगों को डिजाइन करने में चुनौतियां उनकी सीमाओं को दूर करने के लिए हैं, जिनमें अपेक्षाकृत कम उपयोग करने योग्य तनाव, कम क्रियान्वयन आवृत्ति, कम नियंत्रण, कम सटीकता और कम ऊर्जा दक्षता शामिल है।

प्रतिक्रिया समय और प्रतिक्रिया समरूपता
एसएमए एक्ट्यूएटर आमतौर पर विद्युत रूप से क्रियान्वित होते हैं, जहां जौल हीटिंग में विद्युत प्रवाह होता है। निष्क्रियता आमतौर पर परिवेश पर्यावरण में मुक्त संवहनी ताप हस्तांतरण द्वारा होती है। नतीजतन, एसएमए एक्ट्यूएशन आम तौर पर असममित है, अपेक्षाकृत तेज़ एक्ट्यूएशन समय और धीमी निष्क्रियता समय के साथ। एसएमए निष्क्रियता समय को कम करने के लिए कई तरीकों का प्रस्ताव दिया गया है, जिसमें मजबूर संवहन शामिल है, और गर्मी हस्तांतरण दर में हेरफेर करने के लिए एसएमए को प्रवाहकीय सामग्री के साथ लगी हुई है।

एसएमए एक्ट्यूएटर की व्यवहार्यता को बढ़ाने के लिए उपन्यास विधियों में एक प्रवाहकीय “लगींग” का उपयोग शामिल है। यह विधि एक थर्मल पेस्ट का उपयोग करती है ताकि एसएमए से गर्मी को तेजी से स्थानांतरित किया जा सके। इस गर्मी को और अधिक आसानी से संवहन द्वारा पर्यावरण में स्थानांतरित किया जाता है क्योंकि बाहरी त्रिज्या (और गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र) नंगे तार के मुकाबले काफी अधिक होते हैं। इस विधि के परिणामस्वरूप निष्क्रियता समय और एक सममित सक्रियण प्रोफ़ाइल में महत्वपूर्ण कमी आई है। गर्मी हस्तांतरण दर में वृद्धि के परिणामस्वरूप, किसी दिए गए एक्ट्यूएशन बल को प्राप्त करने के लिए आवश्यक वर्तमान में वृद्धि हुई है।

संरचनात्मक थकान और कार्यात्मक थकान
एसएमए संरचनात्मक थकान के अधीन है – एक विफलता मोड जिसके द्वारा चक्रीय लोडिंग के परिणामस्वरूप क्रैक की शुरुआत और प्रसार में परिणाम होता है जो अंततः फ्रैक्चर द्वारा कार्य के विनाशकारी नुकसान में परिणाम देता है। इस थकान मोड के पीछे भौतिकी चक्रीय लोडिंग के दौरान सूक्ष्म संरचनात्मक क्षति का संचय है। यह विफलता मोड अधिकांश इंजीनियरिंग सामग्रियों में देखा जाता है, न केवल एसएमए।

एसएमए भी कार्यात्मक थकान के अधीन हैं, एक विफलता मोड अधिकांश इंजीनियरिंग सामग्री के विशिष्ट नहीं है, जिससे एसएमए संरचनात्मक रूप से विफल नहीं होता है लेकिन समय के साथ इसकी आकृति-स्मृति / सुपररेलास्टिक विशेषताओं को खो देता है। चक्रीय लोडिंग (यांत्रिक और थर्मल दोनों) के परिणामस्वरूप, सामग्री एक परिवर्तनीय चरण परिवर्तन से गुजरने की क्षमता खो देती है। उदाहरण के लिए, एक actuator में काम कर रहे विस्थापन बढ़ती चक्र संख्या के साथ घटता है। इसके पीछे भौतिकी सूक्ष्म संरचना में क्रमिक परिवर्तन है – अधिक विशेष रूप से, आवास पर्ची विघटन का निर्माण। यह अक्सर परिवर्तन तापमान में एक महत्वपूर्ण बदलाव के साथ होता है। एसएमए एक्ट्यूएटर का डिजाइन एसएमए की संरचनात्मक और कार्यात्मक थकान दोनों को भी प्रभावित कर सकता है, जैसे एसएमए-पुली सिस्टम में चरखी विन्यास।

अनपेक्षित अभिनय
एसएमए एक्ट्यूएटर आमतौर पर जौल हीटिंग द्वारा विद्युत रूप से क्रियान्वित होते हैं। यदि एसएमए का उपयोग ऐसे माहौल में किया जाता है जहां परिवेश का तापमान अनियंत्रित होता है, परिवेश हीटिंग द्वारा अनजाने क्रियान्वयन हो सकता है।

अनुप्रयोगों

औद्योगिक

विमान और अंतरिक्ष यान
बोइंग, जनरल इलेक्ट्रिक एयरक्राफ्ट इंजन, गुड्रिच कॉर्पोरेशन, नासा, टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी और ऑल निप्पॉन एयरवेज ने एक निटी एसएमए का उपयोग करके परिवर्तनीय ज्यामिति शेवरॉन विकसित किया। इस तरह के एक परिवर्तनीय क्षेत्र प्रशंसक नोजल (वीएएफएन) डिजाइन भविष्य में शांत और अधिक कुशल जेट इंजनों की अनुमति देगा। 2005 और 2006 में, बोइंग ने इस तकनीक के सफल उड़ान परीक्षण का आयोजन किया।

एसएमए लॉन्च वाहनों और वाणिज्यिक जेट इंजनों के लिए कंपन डैम्पर्स के रूप में खोजे जा रहे हैं। सुपररेलास्टिक प्रभाव के दौरान देखी गई हिस्टैरेसीस की बड़ी मात्रा एसएमए को ऊर्जा को खत्म करने और कंपन को कम करने की अनुमति देती है। ये सामग्री लॉन्च के दौरान पेलोड पर उच्च कंपन भार को कम करने के साथ-साथ वाणिज्यिक जेट इंजनों में प्रशंसक ब्लेड पर कम करने के लिए वादे दिखाती हैं, जिससे अधिक हल्के और कुशल डिजाइन की अनुमति मिलती है। एसएमए बॉल बेयरिंग और लैंडिंग गियर जैसे अन्य उच्च सदमे अनुप्रयोगों के लिए भी क्षमता प्रदर्शित करता है।

व्यावसायिक जेट इंजनों में विभिन्न प्रकार के एक्ट्यूएटर अनुप्रयोगों के लिए एसएमए का उपयोग करने में भी मजबूत रुचि है, जो उनके वजन को कम करने और दक्षता को बढ़ावा देने में काफी कमी लाएगा। इस क्षेत्र में आगे अनुसंधान की आवश्यकता है, हालांकि, परिवर्तन तापमान को बढ़ाने और इन सामग्रियों के यांत्रिक गुणों को बेहतर ढंग से कार्यान्वित करने से पहले सुधारने की आवश्यकता है। उच्च तापमान आकार-स्मृति मिश्र धातु (एचटीएसएमए) में हालिया प्रगति की समीक्षा मा एट अल द्वारा प्रस्तुत की जाती है।

विंग-मॉर्फिंग प्रौद्योगिकियों की एक किस्म का भी पता लगाया जा रहा है।

मोटर वाहन
पहला उच्च-मात्रा वाला उत्पाद (> 5 एमआईओ एक्ट्यूएटर / वर्ष) एक ऑटोमोटिव वाल्व है जो एक कार सीट में कम दबाव वाले न्यूमेटिक ब्लडर्स को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है जो लम्बर समर्थन / बोल्स्टर के समोच्च को समायोजित करता है। इस आवेदन में परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले सोलिनेड्स पर एसएमए के कुल लाभ (कम शोर / ईएमसी / वजन / रूप कारक / बिजली की खपत) एसएमए के साथ पुरानी मानक तकनीक को बदलने के फैसले में महत्वपूर्ण कारक थे।

2014 शेवरलेट कार्वेट एसएमए एक्ट्यूएटर को शामिल करने वाला पहला वाहन बन गया, जिसने भारी मोटर चालक एक्ट्यूएटर को हच वेंट को खोलने और बंद करने के लिए बदल दिया जो ट्रंक से हवा को रिलीज़ करता है, जिससे इसे बंद करना आसान हो जाता है। विभिन्न गतियों पर वायुगतिकीय को अनुकूलित करने के लिए निकास गर्मी और ऑन-डिमांड एयर बांध से बिजली उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रिक जेनरेटर सहित कई अन्य अनुप्रयोगों को भी लक्षित किया जा रहा है।

रोबोटिक
रोबोटिक्स में इन सामग्रियों का उपयोग करने पर सीमित अध्ययन भी हुए हैं, उदाहरण के लिए शौकिया रोबोट स्टिक्विटो (और “रोबोटरफ्रा लारा”), क्योंकि वे बहुत हल्के रोबोट बनाने के लिए संभव बनाते हैं। हाल ही में, लोह एट अल द्वारा एक कृत्रिम हाथ पेश किया गया था। जो लगभग मानव हाथ की गति को दोहरा सकता है [लोह2005]। अन्य बायोमेमेटिक अनुप्रयोगों का भी पता लगाया जा रहा है। प्रौद्योगिकी के कमजोर बिंदु ऊर्जा अक्षमता, धीमी प्रतिक्रिया के समय, और बड़े हिस्ट्रेसिस हैं।

जैव-इंजीनियर रोबोटिक हाथ
रोबोटिक हाथ के कुछ एसएमए-आधारित प्रोटोटाइप हैं जो उंगलियों को स्थानांतरित करने के लिए आकार स्मृति प्रभाव (एसएमई) का उपयोग करते हैं।

सिविल संरचनाएं
एसएमए पुलों और इमारतों जैसे सिविल संरचनाओं में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग ढूंढते हैं। ऐसा एक एप्लीकेशन इंटेलिजेंट प्रबलित कंक्रीट (आईआरसी) है, जो कंक्रीट के भीतर एम्बेडेड एसएमए तारों को शामिल करता है। ये तार मैक्रो आकार के दरारों को ठीक करने के लिए दरारें और अनुबंध को समझ सकते हैं। एक अन्य अनुप्रयोग कंपन को धुंधला करने के लिए एसएमए तारों का उपयोग करके संरचनात्मक प्राकृतिक आवृत्ति के सक्रिय ट्यूनिंग है।

पाइपलाइन
पहला उपभोक्ता वाणिज्यिक अनुप्रयोग पाइपिंग के लिए एक आकृति-स्मृति युग्मन था, उदाहरण के लिए औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए तेल लाइन पाइप, पानी पाइप और उपभोक्ता / वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए इसी प्रकार के पाइपिंग।

दूरसंचार
दूसरा उच्च वॉल्यूम एप्लिकेशन एक स्मार्टफोन के लिए एक ऑटोफोकस (एएफ) एक्ट्यूएटर था। वर्तमान में कई कंपनियां एसएमए से बने तारों द्वारा संचालित ऑप्टिकल छवि स्थिरीकरण (ओआईएस) मॉड्यूल पर काम कर रही हैं

दवा
आकार में आकार-स्मृति मिश्र धातुओं को लागू किया जाता है, उदाहरण के लिए, दांतों पर लगातार दांत-चलती बलों को डालने के लिए दंत ब्रेसिज़ में ऑर्थोपेडिक सर्जरी में ऑस्टियोटॉमी के लिए निर्धारण उपकरण के रूप में, और कैप्सूल एंडोस्कोपी में उन्हें बायोप्सी एक्शन के लिए ट्रिगर के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

1 9 80 के उत्तरार्ध में नितिनोल के वाणिज्यिक परिचय के रूप में कम से कम आक्रामक एंडोवास्कुलर चिकित्सा अनुप्रयोगों में एक सक्षम प्रौद्योगिकी के रूप में वाणिज्यिक परिचय देखा गया। स्टेनलेस स्टील की तुलना में अधिक महंगा, बीटीआर (बॉडी तापमान प्रतिक्रिया) के लिए निर्मित नितिनोल मिश्र धातुओं के स्वयं विस्तारित गुणों ने स्टेंट ग्राफ्ट्स में गुब्बारे के विस्तार योग्य उपकरणों के लिए एक आकर्षक विकल्प प्रदान किया है, जहां यह कुछ रक्त वाहिकाओं के आकार को अनुकूलित करने की क्षमता देता है शरीर के तापमान से अवगत कराया। औसतन, दुनिया भर के बाजार में वर्तमान में उपलब्ध सभी परिधीय संवहनी स्टेंट का 50% नाइटिनोल के साथ निर्मित होते हैं।

ओप्टामीटर
टाइटेनियम युक्त एसएमए से बने चश्मे के फ्रेम ट्रेडमार्क फ्लेक्सन और टीआईटीएएनएफ़्लेक्स के तहत विपणन किए जाते हैं। ये फ्रेम आम तौर पर आकृति-स्मृति मिश्र धातु से बने होते हैं जिनके संक्रमण तापमान तापमान के नीचे उनके संक्रमण तापमान निर्धारित होते हैं। यह फ्रेम को तनाव के तहत बड़े विरूपण से गुजरने की अनुमति देता है, फिर भी धातु को फिर से उतारने के बाद भी उनके इच्छित आकार को वापस प्राप्त किया जाता है। बहुत बड़े स्पष्ट रूप से लोचदार तनाव तनाव से प्रेरित मार्टेंसिटिक प्रभाव के कारण होते हैं, जहां क्रिस्टल संरचना लोडिंग के तहत बदल सकती है, जिससे आकार अस्थायी रूप से लोड में बदल जाता है। इसका मतलब है कि आकार-स्मृति मिश्र धातु से बने चश्मे गलती से क्षतिग्रस्त होने के खिलाफ अधिक मजबूत हैं।

आर्थोपेडिक सर्जरी
ऑस्टियोपेडिक सर्जरी में मेमोरी धातु का उपयोग ऑस्टियोस्टोमीज़ के लिए एक फिक्सेशन-संपीड़न डिवाइस के रूप में किया जाता है, आमतौर पर निचली चरम प्रक्रियाओं के लिए। डिवाइस, आमतौर पर एक बड़े प्रधान के रूप में, एक रेफ्रिजरेटर में अपने लचीले रूप में संग्रहीत होता है और एक ऑस्टियोस्टॉमी में हड्डी में पूर्व-ड्रिल किए गए छेद में लगाया जाता है। चूंकि प्रमुख वार्म यह अपने गैर-लचीले राज्य में लौटता है और हड्डी संघ को बढ़ावा देने के लिए हड्डी की सतहों को एक साथ संपीड़ित करता है।

दंत चिकित्सा
एसएमए के लिए आवेदनों की सीमा पिछले कुछ वर्षों में बढ़ी है, विकास का एक बड़ा क्षेत्र दंत चिकित्सा है। एक उदाहरण दांतों पर लगातार दांत-चलती बलों को लागू करने के लिए एसएमए तकनीक का उपयोग करके दंत ब्रेसिज़ का प्रसार है; नाइटिनोल आर्कवायर 1 9 72 में ऑर्थोडोन्टिस्ट जॉर्ज एंड्रियासन द्वारा विकसित किया गया था। यह क्रांतिकारी रूढ़िवादी रूढ़िवादी है। एंड्रियासन के मिश्र धातु में एक ज्यामिति प्रोग्रामिंग की वजह से दिए गए तापमान सीमाओं के भीतर एक पैटर्न आकार की स्मृति, विस्तार और अनुबंध है।

हार्मेट डी। वालिया ने बाद में एंडोडोंटिक्स के लिए रूट नहर फाइलों के निर्माण में मिश्र धातु का उपयोग किया।

आवश्यक कंपन
अशांति के लिए दिशा में दिशा में एक वस्तु को क्रियान्वित करने के लिए कंप्रेसर कमी के लिए पारंपरिक सक्रिय रद्दीकरण तकनीक विद्युत, हाइड्रोलिक, या वायवीय प्रणाली का उपयोग करती है। हालांकि, ये सिस्टम मानव भूकंप आवृत्तियों पर बिजली के बड़े आयामों को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक बड़े बुनियादी ढांचे के कारण सीमित हैं। एसएमए हाथ से आयोजित अनुप्रयोगों में क्रियान्वयन का एक प्रभावी तरीका साबित हुआ है, और एक नए वर्ग सक्रिय कंपकंपी रद्दीकरण उपकरणों को सक्षम किया है। इस तरह के डिवाइस का एक हालिया उदाहरण लिफ्टवेयर चम्मच है, जिसे वेरिली लाइफ साइंसेज की सहायक लिफ्ट लैब्स द्वारा विकसित किया गया है।

इंजन
सर्दी और गर्म जल जलाशयों में अपेक्षाकृत छोटे तापमान अंतर से परिचालन करने वाले प्रायोगिक ठोस राज्य ताप इंजन, 1 9 70 के दशक से विकसित किए गए हैं, जिनमें रिजवे बैंक द्वारा विकसित बैंक इंजन भी शामिल है।

शिल्प
प्रत्यय मुक्त कंगन में उपयोग के लिए छोटी गोल लंबाई में बेच दिया।

सामग्री
सामग्रियों को मुख्य रूप से आकार मेमोरी मिश्र धातु के रूप में उपयोग किया जाता है, जिन्हें क्रायोजेनिक सामग्री भी कहा जाता है, निटी (निकल – टाइटेनियम, नाइटिनोल) और, बेहतर गुणों के साथ, निटिकु (निकल-टाइटेनियम-तांबे) भी हैं। दोनों को एक्ट्यूएटर सामग्री के रूप में इस्तेमाल होने की संभावना है। एक सटीक stoichiometry (मात्रात्मक अनुपात) से, परिवर्तन तापमान निर्भर हैं। 50 से कम परमाणु प्रतिशत निकल सामग्री पर, यह लगभग 100 डिग्री सेल्सियस है। यदि मिश्र धातु की निकल सामग्री भिन्न होती है, तो स्यूडोलोस्टिक या स्यूडोप्लास्टिक व्यवहार को ऑस्टेनाइट या मार्टेंसाइट के रूप में कमरे के तापमान पर बनाना संभव है।

अन्य तांबे-आधारित सामग्री क्यूज़न (तांबा – जिंक), क्यूज़नल (तांबा-जिंक-एल्यूमीनियम) और कुआल्नी (तांबे-एल्यूमीनियम-निकल) हैं। हालांकि वे सस्ता हैं, दोनों में उच्च परिवर्तन तापमान और खराब आकार की स्मृति है। वे विशेष रूप से चिकित्सा प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है। कम आम हैं FeNiAl (लौह निकल-एल्यूमीनियम), FeMnSi (लौह-मैंगनीज-सिलिकॉन) और ZnAuCu (जिंक-सोना तांबे)।

मिश्र धातु के विभिन्न प्रकार आकार-स्मृति प्रभाव प्रदर्शित करते हैं। एसएमए के परिवर्तन तापमान को नियंत्रित करने के लिए मिश्र धातु घटकों को समायोजित किया जा सकता है। कुछ सामान्य प्रणालियों में निम्नलिखित शामिल हैं (किसी भी तरह से एक संपूर्ण सूची नहीं):

Ag-Cd 44/49 at.% Cd
Au-Cd 46.5/50 at.% Cd
Cu-Al-Ni 14/14.5 wt% Al and 3/4.5 wt% Ni
Cu-Al-Ni-Hf
Cu-Sn approx. 15 at% Sn
Cu-Zn 38.5/41.5 wt.% Zn
Cu-Zn-X (X = Si, Al, Sn)
Fe-Pt approx. 25 at.% Pt
Mn-Cu 5/35 at% Cu
Fe-Mn-Si
Co-Ni-Al
Co-Ni-Ga
Ni-Fe-Ga
Ti-Nb
Ni-Ti approx. 55–60 wt% Ni
Ni-Ti-Hf
Ni-Ti-Pd
Ni-Mn-Ga