Aleación con memoria de forma
Una aleación con memoria de forma (SMA) es una aleación que se puede deformar cuando está fría pero vuelve a su forma predeformada ("recordada") cuando se calienta. También puede denominarse metal con memoria , aleación con memoria , metal inteligente , aleación inteligente o alambre muscular . [ cita requerida ]
Las piezas hechas de aleaciones con memoria de forma pueden ser alternativas ligeras y de estado sólido a los actuadores convencionales , como los sistemas hidráulicos , neumáticos y basados en motores . También se pueden utilizar para realizar juntas herméticas en tubería metálica.
Las dos aleaciones con memoria de forma más predominantes son cobre - aluminio - níquel y níquel - titanio ( NiTi ), pero también se pueden crear SMA aleando zinc , cobre , oro y hierro . Aunque los SMA a base de hierro y cobre, como Fe -Mn-Si, Cu-Zn-Al y Cu-Al-Ni, están disponibles comercialmente y son más baratos que NiTi, los SMA a base de NiTi son preferibles para la mayoría de las aplicaciones debido a su estabilidad y practicidad. [1] [2] [3] y un rendimiento termomecánico superior. [4]Los SMA pueden existir en dos fases diferentes, con tres estructuras cristalinas diferentes (es decir, martensita maclada, martensita desmaclada y austenita) y seis transformaciones posibles. [5] [6]
Las aleaciones de NiTi cambian de austenita a martensita al enfriarse; M f es la temperatura a la que se completa la transición a martensita al enfriarse. Por tanto, durante el calentamiento A s y A f son las temperaturas a las que se inicia y finaliza la transformación de martensita en austenita. El uso repetido del efecto memoria de forma puede conducir a un cambio de las temperaturas de transformación características (este efecto se conoce como fatiga funcional, ya que está íntimamente relacionado con un cambio en las propiedades microestructurales y funcionales del material). [7] La temperatura máxima a la que las SMA ya no pueden ser inducidas por estrés se denomina M d, donde las SMA están permanentemente deformadas. [8]
La transición de la fase martensita a la fase austenita solo depende de la temperatura y la tensión, no del tiempo, como ocurre con la mayoría de los cambios de fase, ya que no hay difusión involucrada. De manera similar, la estructura austenítica recibe su nombre de las aleaciones de acero de estructura similar. Es la transición reversible sin difusión entre estas dos fases lo que da como resultado propiedades especiales. Si bien la martensita se puede formar a partir de austenita enfriando rápidamente el acero al carbono , este proceso no es reversible, por lo que el acero no tiene propiedades de memoria de forma.
En esta figura, ξ(T) representa la fracción de martensita. La diferencia entre la transición de calentamiento y la transición de enfriamiento da lugar a una histéresis en la que parte de la energía mecánica se pierde en el proceso. La forma de la curva depende de las propiedades del material de la aleación con memoria de forma, como la composición de la aleación [9] y el endurecimiento por trabajo . [10]
- Enfriamiento de austenita a martensita (hermanada), que ocurre al comienzo de la vida útil del SMA o al final de un ciclo térmico.
- Aplicación de una tensión para desdomar la martensita.
- Calentamiento de la martensita para reformar la austenita, restaurando la forma original.
- Enfriando la austenita de nuevo a martensita maclada.
