I denne introduktion til det andet kapitel af Nitinol: The Book, introducerer Tom formhukommelseseffekten, som den vedrører fasetransformationer i metaller.

2.0 Den termiske transformation fra austenit til martensite og oprindelsen af formhukommelse

Dette indlæg er et uddrag af Nitinol: The Book, et arbejdsudkast til en kommende publikation af Tom Duerig, Alan Pelton og andre. Besøg indholdsfortegnelsen eller introduktionen for at få flere oplysninger.

En martensitisk transformation er en specifik type af krystalstrukturændring, der opstår ved afkøling af visse specifikke metaller, herunder Nitinol. Den krystalstruktur, der findes ved høje temperaturer, er grundfasen, ofte kaldet austenit, og den fase, der er resultatet af en martensitisk transformation, kaldes martensit. Formhukommelseffekten er en direkte følge af en reversibel omdannelse mellem austenit og martensit.

En detaljeret beskrivelse af martensitiske transformationer kan være meget kompleks, men er heldigvis ikke nødvendig for at forstå de tekniske aspekter af materialer med formhukommelse. I dette kapitel præsenteres en præcis, men forenklet beskrivelse af transformationen, der er begrænset til aspekter, der er vigtige for design og teknik. Mere specifikt beskrives krystallografien og egenskaberne af de to nøglefaser i nitinol, efterfulgt af en diskussion af, hvordan transformationen mellem de to faser finder sted. Når krystalstrukturerne er tilstrækkeligt defineret, undersøges det i teksten, hvordan krystallografien af martensit giver en unik type deformationsadfærd, og endelig undersøges det, hvordan disse faktorer kombineres for at frembringe den termiske Shape Memory Effect (SME).

I kapitel 3 vil det blive påvist, at martensitisk transformation også kan drives af påføring af en stress, og at dette giver anledning til superelasticitet, men her begrænser vi diskussionen til virkningerne af temperatur alene. Vi bemærker også, at der findes endnu en tredje fase, kaldet “R-fasen”, som findes i mange tilstande af nitinol. R-fasen vil blive diskuteret i detaljer i kapitel 4, men i dette indledende kapitel vil vi kun behandle den direkte martensit-austenit-omdannelse uden nogen R-faseindgriben.

Læsere, der er helt ubekendte med mekanismen bag formhukommelseseffekten, opfordres til at gøre sig bekendt med figur 1-1, før de angriber materialet i dette kapitel; den tjener som en værdifuld køreplan for de emner, der behandles her.

  1. GB Olson og WS Owen, Martensite, ASM International (1992).