Tässä johdannossa Nitinolin toiseen lukuun: The Book, Tom esittelee muotomuisti-ilmiön, kun se liittyy metallien faasimuunnoksiin.

2.0 Terminen transformaatio austeniitista martensiitiksi ja muotomuistin alkuperä

Tämä viesti on ote kirjasta Nitinol: The Book, joka on työstöluonnos Tom Duerigin, Alan Peltonin ja muiden tulevasta julkaisusta. Katso lisätietoja sisällysluettelosta tai johdannosta.

Martensiittinen muutos on tietyntyyppinen kiderakenteen muutos, joka tapahtuu jäähdytettäessä tiettyjä tiettyjä metalleja, kuten nitinolia. Korkeissa lämpötiloissa esiintyvä kiderakenne on kantafaasi, johon usein viitataan austeniittina, ja martensiittisen muunnoksen tuloksena syntyvää faasia kutsutaan martensiitiksi. Muodonmuistivaikutus on suora seuraus austeniitin ja martensiitin välisestä palautuvasta muunnoksesta.

Martensiittisten muunnosten yksityiskohtainen kuvaus voi olla hyvin monimutkaista, mutta onneksi se ei ole välttämätöntä muodonmuistimateriaalien teknisten näkökohtien ymmärtämiseksi. Tässä luvussa esitetään muunnoksen tarkka mutta yksinkertaistettu kuvaus, joka rajoittuu suunnittelun ja tekniikan kannalta tärkeisiin näkökohtiin. Tarkemmin sanottuna kuvataan nitinolin kahden keskeisen faasin kiteytymistä ja ominaisuuksia, minkä jälkeen keskustellaan siitä, miten muuntuminen näiden kahden faasin välillä tapahtuu. Kun kiderakenteet on määritelty riittävästi, tekstissä tarkastellaan, miten martensiitin kiteisyys mahdollistaa ainutlaatuisen muodonmuutoskäyttäytymisen, ja lopuksi tarkastellaan, miten nämä tekijät yhdessä tuottavat termisen muotomuistivaikutuksen (SME, Shape Memory Effect).

Luvussa 3 osoitetaan, että martensiittinen muodonmuutos voidaan saada aikaan myös jännityksen avulla ja että näin saadaan aikaan superelastisuus, mutta tässä rajoitutaan käsittelemään vain lämpötilan vaikutuksia. Huomaamme myös, että on olemassa vielä kolmas vaihe, jota kutsutaan ”R-faasiksi” ja jota esiintyy monissa nitinolin olosuhteissa. R-faasia käsitellään yksityiskohtaisesti luvussa 4, mutta tässä johdantoluvussa käsitellään vain suoraa martensiitti-austeniittimuunnosta ilman R-faasin vaikutusta.

Lukijoita, jotka eivät tunne lainkaan muotomuistivaikutuksen mekanismia, kehotetaan tutustumaan kuvaan 1-1 ennen tämän luvun aineistoon paneutumista; se toimii arvokkaana tiekarttana tässä käsiteltäviin aiheisiin.

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