Як працює нітиноловий дріт

Як працює нітиноловий дріт?

Нітиноловий дріт відомий своїми унікальними властивостями та різноманітним застосуванням у біомедичній, аерокосмічній та автомобільній промисловості, зокрема. Нітинол, також званий нікель-титановим сплавом, є сплавом з пам'яттю форми, який виявляє надпружність і ефект пам'яті форми при різних температурах. Як це працює? У цій статті ми розглянемо процес виробництва, фізичні властивості та застосування нітинолового дроту.

Що таке Nitinol Wire?

Нітиноловий дрітце тип сплаву з пам'яттю форми, який складається приблизно з 50 відсотків нікелю та 50 відсотків титану за вагою. Він був виявлений у 1962 році Вільямом Бюлером і Фредеріком Вангом у Військово-морській лабораторії США. Нітинол отримав свою назву від свого складу, тобто нікелю (Ni), титану (Ti) і Naval Ordnance Laboratory (NOL). Нітиноловий дріт привернув значну увагу завдяки своїм унікальним властивостям, включаючи надпружність, ефект пам’яті форми, біосумісність і стійкість до корозії. Ці властивості роблять його ідеальним матеріалом для широкого спектру застосувань, таких як стенти, ортодонтичні дроти, фільтри для згортання крові та компоненти автомобільних двигунів.

Як зробити дріт з нітинолу?

Процес виробництва нітинолового дроту включає кілька етапів, включаючи плавлення сплаву, лиття, гарячу прокатку, холодну прокатку, відпал і волочіння дроту. Першим кроком є ​​плавлення нікелю та титану разом у вакуумній печі в контрольованих умовах для досягнення бажаного складу та чистоти. Далі розплавлений сплав відливають у форму злитка і гаряче прокатують у тонкий лист. Потім лист піддається холодній прокатці до потрібного калібру з подальшим відпалом для усунення будь-яких залишкових напруг і підвищення пластичності матеріалу. Нарешті, відпалений лист протягують через серію штампів, щоб отримати бажаний діаметр, обробку поверхні та прямолінійність. Нітиноловий дріт може бути виготовлений у різних формах, таких як кругла, плоска та прямокутна, залежно від вимог застосування.

Які властивості нітинолового дроту?

Нітиноловий дріт має кілька унікальних властивостей, які роблять його цінним матеріалом у багатьох галузях промисловості. Однією з найвідоміших властивостей є ефект пам’яті форми. Нітиноловий дріт здатний «запам'ятовувати» свою початкову форму і повертатися до неї після деформації за певних умов. Наприклад, якщо нітиноловий дріт зігнути в певну форму при низьких температурах, то після нагрівання він повернеться до своєї початкової форми. Крім того, нітинол демонструє надпружність, також відому як псевдопружність, коли матеріал може витримувати значні деформації без остаточної деформації. Ця властивість робить його ідеальним для застосувань, які вимагають гнучкості та довговічності, таких як стенти та ортодонтія. Крім того, нітиноловий дріт є біосумісним, тобто він не викликає негативної реакції в організмі людини, що робить його ідеальним для використання в медичних пристроях.

Як сформувати нітиноловий дріт?

Формування нітинолового дроту вимагає розуміння його реакції на зміни температури.Нітінолмає дві різні фази: аустеніт і мартенсит, які існують при різних температурах. При низьких температурах нітінол перебуває у мартенситній фазі, яка є м’якою та легко згинається, але не повертається до початкової форми. При високих температурах нітинол переходить в аустенітну фазу, де він більш твердий і може відновити свою початкову форму при деформації. Тому, щоб сформувати нітиноловий дріт, його необхідно нагріти вище температури переходу, як правило, від 500 до 600 градусів, до фази аустеніту. Після формування нітинолового дроту можна охолодити до мартенситної фази, щоб зафіксувати нову форму. Нагрівання нітинолового дроту призведе до повернення його початкової форми.

Як використовувати нітиноловий дріт?

Нітиноловий дріт має різноманітне застосування в кількох галузях промисловості. Одне з найпоширеніших застосувань нітинолового дроту в медичній промисловості, де його використовують у стентах, ортодонтії та хірургічних пристроях. Нітінолові стенти використовуються для того, щоб утримувати кровоносні судини відкритими, а ортодонтичні дроти використовуються для вирівнювання зубів. Крім того, нітиноловий дріт використовується в аерокосмічній промисловості для приводів з пам’яттю форми в літаках, оскільки він легкий і міцний. Нітиноловий дріт також використовується в автомобільній техніці для розуміння вібрації двигуна, вивчення схем ослаблення шуму та механізму демпфування.

Висновок

Підсумовуючи, нитиноловий дріт є універсальним матеріалом з унікальними властивостями, які роблять його корисним у різних сферах застосування. Розуміння процесу виробництва, фізичних властивостей і застосування може допомогти людям оцінити потенціал і універсальність цього матеріалу. Завдяки супереластичності, ефекту пам’яті форми, довговічності та біосумісності нітиноловий дріт продовжує залишатися в авангарді технологічного прогресу.

Література:

1. http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1243/095441105X69847

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4230702/

3. https://www.thoughtco.com/nitinol-373296

4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4665485/

5. https://www.mechanicalbooster.com/2016/10/what-is-nitinol-alloy-how-it-works.html