Сплави з ефектом пам'яті форми – потужний клас функціональних матеріалів

Abstract

В даній роботі розглянуто один із класів функціональних матеріалів – металічні сплави, які зазнають мартенситних перетворень, що спричиняють незвичайні фізико-механічні властивості (ефект пам'яті форми, надпружність, висока демпфуюча здатність та ін.). Цей клас матеріалів одержав загальну назву – сплави з ефектом пам'яті форми (ЕПФ). Розглянуто фізичні основи прояву матеріалами таких властивостей, застосування сплавів з пам'яттю форми в світовій практиці та перспективи їх використання в Україні. Запропоновано технології виготовлення сплавів з ЕПФ та переробка їх для одержання напівфабрикатів. Приводяться приклади конкретних пристроїв, в яких використовуються сплави с ЕПФ, розроблені в ІМФ НАН України. Розглядаються перспективи створення нових функціональних матеріалів, зокрема, високотемпературних сплавів з ефектом пам'яті форми (ЕПФ проявляеться при температурах >150°С), композитних матеріалів з використанням сплавів з ефектом пам'яті форми тощо. Ключові слова: функціональні матеріали, мартенситні перетворення, сплави з ефектом пам'яті форми, промислове застосування.

В данной работе рассмотрен один из классов функциональных материалов – металлические сплавы, которые испытывают мартенситные превращения, которые вызывают необычные физико-механические свойства (эффект памяти формы, сверхупругость, высокая демпфирующая способность и др.). Этот класс материалов получил общее название – сплавы с эффектом памяти формы (ЕПФ). Рассмотрены физические основы проявления материалами таких свойств, применения сплавов с памятью формы в мировой практике и перспективы их использования в Украине. Предложены технологии изготовления сплавов с ЕПФ и переработка их для получения полуфабрикатов. Приводятся примеры конкретных устройств, в которых используются сплавы с ЕПФ, разработанные в ИМФ НАН Украины. Рассматриваются перспективы создания новых функциональных материалов, в частности, высокотемпературных сплавов с эффектом памяти формы (ЕПФ проявляется при температурах >150°С), композитных материалов с использованием сплавов с эффектом памяти формы и тому подобное. Ключевые слова: функциональные материалы, мартенситные превращения, сплавы с эффектом памяти формы, промышленное применение.

The present paper considers one of the classes of functional materials – metallic alloys undergoing martensitic transformations which cause unusual physical-mechanical properties (shape memory effect, superelasticity, high damping capacity etc.). This class of materials got the general name – Shape Memory Alloys (SMA). Physical background for shape memory behavior is described. SMA industrial application and its prospects in Ukraine are discussed. The technologies for SMA production, processing, treatment and semi-finished product preparation are proposed. Working examples of the particular devices incorporated with SMA and developed in the Institute for Metal Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine are given. The prospects for the development of new functional materials, in particular, high temperature shape memory alloys (shape memory takes place at temperatures >150°Ñ), SMA composite materials etc. Keywords: functional materials, martensitic transformations, shape memory alloys, industrial application.