Lezione 5: Leghe a memoria di forma Flashcards
Quando è stato scoperto il Nitinol?
Nel 1963, ma fu introdotto all’uso commerciale solo successivamente.
Quali proprietà possono manifestare le shape memory alloys?
Possono manifestare due proprietà, ma NON contemporaneamente
- Memoria di forma
- Superelasticità
Cosa si intende per SMA?
- Materiali metallici
- Smart material: caratterizzati da una serie di proprietà funzionali intrinseche e modulabili che rendono il loro comportamento unico
- Componenti funzionali: abbinare specifiche proprietà intrinseche con i parametri di design dettati dall’applicazione
Qual è l’origine delle proprietà delle SMA?
Il segreto delle proprietà dei metalli è la struttura cristallina. A seconda del diverso impaccamento degli atomi si hanno proprietà diverse. Il Nitinol poi ha due una capacità particolare, di avere due strutture cristalline:
- una austenitica (body center cubic)
- una martensitica (monoclinic)
Parla della proprietà Shape Memory
La fase martensitica è quella stabile. Il materiale può essere manipolato in diverse forme, quando viene scaldato riprende la sua forma originale con un comportamento austenitico. E’ uno smart material.
Parla della proprietà Superelasticity
Abilità di conservare energia meccanica nel materiale e rilasciarlo quando lo stress è rimosso. La fase austenitica è quella stabile. Il materiale austenitico passa ad martensitico durante la deformazione e ritorna allo stato originale quando la forza viene rimossa. E’ un particolare materiale strutturale.
Come viene prodotto il Nitinol?
Nichel e stagno vengono fusi e colati sottovuoto (perchè nichel si ossida subito se esposto all’ossigeno). Sono in sperimentazione metodi alternativi, come lo spattering e la stampa 3D. Viene venduto sotto forma di fili, tubi, fogli.
Cos’è lo shape setting?
E’ il processo termico che viene effettuato per “fermare” una particolare forma nei materiali SMA. Quella forma sarà l’unica memorizzata dal materiale.
Quali metodi di deformazione possono essere applicati ad una SMA?
- Tensione
- Compressione
- Torsione
- Piegamento
Cosa si intende per Room Temperature?
Temperatura dell’ambiente dove il materiale viene utilizzato.
- Per una SMA la RT deve essere più bassa di Mf
- Per un superelastico la RT deve essere più alta di Af
Parla delle fasi termalmente indotte nelle SMA (schema)
Martensite > Mf > Ms > As > Af > Austenite
Tra Af e Md una SMA ha comportamento pesudoelastico
Il recupero di forma inizia a T > As
Esiste una quinta T, Md. Sopra questa T la SMA perde le sue proprietà permanentemente. Si trova sempre attorno ai 150-200°C.
Parla delle curve sforzo-deformazione
In un materiale superelastico la forza di scarico è minore rispetto a quella di carico: si crea un’isteresi. Valore massimo di deformazione elastica possibile: 7%
In un materiale SMA si manifesta un comportamento quasi per niente elastico, ma torna al punto di partenza se scaldato..
Per quali applicazioni viene utilizzata la superelasticità?
Principalmente ambito biomedico/medico o montature occhiali. Applicazioni più particolari: sfruttare l’isteresi che si crea dopo lo scarico. La dissipazione viene sfruttata anche forzandola, come vibrazione o come calore.
Per quali applicazioni viene utilizzata la Shape Memory?
Le proprietà del materiale gli permette di comportarsi come attuatore allo stato solido. L’azione meccanica ottenuta come output può generare lavoro se integrato in un sistema.
Si comportano come sensori PASSIVI in due modalità:
-può essere conseguenza di uno stimolo esterno: la SMA percepisce passivamente e reagisce
-può essere conseguenza di un input, la SMA viene “triggerata”.
L’effetto avviene ad ogni scala, non c’è un limite di dimensione, ma nella pratica le applicazioni sono su piccola o piccolissima scala.
Le SMA hanno effetto a più vie?
NO, l’effetto delle SMA è one-way. Gli SMA devono necessariamente essere deformati per poter mostrare l’effetto. Non possono cambiare forma da soli. La deformazione può essere causata da diversi fattori (carico, gravità, forza magnetica etc).
Cosa si intende per lavoro?
In fisica il lavoro è definito come il prodotto tra forza e spostamento. Viene misurato in Joule. Una fora genera lavoro se, quanto è attiva, si verifica uno spostamento del punto di applicazione della forza stessa nella sua direzione. Applicando lavoro si genera una forza, che può essere sfruttata in 3 modi:
- Free recovery (non genero lavoro)
- Constrained recovery (giunzione tubi)
- Cyclic actuation (apri/chiudi valvola)
