Momenteel werken wij aan onze webportal. Onze excuses voor het ongemak. Neem contact op met onze afdeling Verkoop +31 (0)40 20 88 582
Momenteel kan de prijs voor dit artikel niet worden getoond. Probeer het later nog eens of neem contact op met onze afdeling Sales 036 - 54 95 151 of stuur een e-mail naar sales@mcbspecials.eu
Dit product is momenteel niet leverbaar.

Legeringen van geheugenmetaal realtime visualiseren

13-11-2019, Arno van Wijnen, Tags:Overig

Met behulp van de krachtigste 3D-microscopen die vandaag de dag beschikbaar zijn, hebben onderzoekers van de Colorado School of Mines met succes de interne microstructuur van legeringen met geheugenmetaal in beeld gebracht.  Met drie grote experimenten werpen zij nieuw licht op dit onderbenutte materiaal.

Dit is een vertaling van dit artikel van Stainless Steel World

Afbeelding: De evolutie van de interne microstructuur van een monster van nikkel-titanium wordt gemeten terwijl het mechanisch wordt getest. De kleuren komen overeen met de kristallografische oriëntatie en de oriëntaties zijn geclusterd in korrels of kristallen. Bron: Colorado School of Mines.

Legeringen met geheugenmetaal staan erom bekend dat ze verfrommeld kunnen worden en toch terug kunnen springen naar een 'herinnerde' oorspronkelijke vorm. Het geavanceerde materiaal blijft echter drastisch onderbenut in commerciële toepassingen, zoals het veranderen van de vorm van vliegtuigconstructies om de vlucht efficiënter te maken of het inzetten van communicatieschalen en zonnepanelen in de ruimte.

“De ontdekking van geheugenmetaal meer dan 70 jaar geleden heeft geleid tot meer dan 10.000 patenten in de VS en 20.000 wereldwijd. Slechts een beperkt aantal van deze 20.000 octrooien zijn gerealiseerd als commercieel levensvatbare producten”, verklaarde Dr. Ashley Bucsek, een van de wetenschappers achter het meest recente onderzoek naar geheugenmetalen. 

“Het verhaal is vergelijkbaar met veel andere geavanceerde materialen: het duurt tientallen jaren om van ontwikkeling naar implementatie te gaan. Een reden voor deze kloof is dat onderzoekers letterlijk het oppervlak krabben met conventionele microscopietechnieken, terwijl de meeste micromechanismen in geheugenmetalen 3D zijn, uit het vlak gebogen en gevoelig voor interne beperkingen.”

Om die kloof te overbruggen, zetten Bucsek en haar collega-onderzoekers nikkeltitanium - het meest gebruikte en beschikbare geheugenmetaal - onder krachtige 3D-microscopen, waardoor ze de interne microstructuur van dit geheugenmetaal in drie dimensies en in realtime konden visualiseren. Daarna voerden ze drie experimenten uit met verschillende onderwerpen in geheugenmetaal-micromechanica.

Drie experimenten

In geheugenmetalen is het vaak de hoog-symmetrische fase genaamd austeniet die stabiel is bij een hogere temperatuur, maar als voldoende druk wordt toegepast of de temperatuur wordt verlaagd, zal deze fase transformeren naar een laag-symmetrische fase genaamd martensiet. Het eerste experiment dat werd uitgevoerd door het team van Dr. Bucsek leek de specifieke variëteit van martensiet te voorspellen die zich zou vormen.

“Met deze aanpak hebben we geconstateerd dat martensitische microstructuren binnen geheugenmetalen de voorspellingen van het maximale transformatiewerkcriterium sterk overtreden. Dit toont aan dat de toepassing van het algemeen geaccepteerde maximale transformatiewerkcriterium moet worden aangepast voor gevallen waarin geheugenmetalen microstructurele kenmerken en gebreken van technische kwaliteit kunnen hebben," zei Dr. Bucsek.

Het tweede experiment ging over belasting geïnduceerde tweelingherrangschikking of martensiet-heroriëntatie, een omkeerbaar vervormingsmechanisme waarmee materialen grote belastingen en vervormingen kunnen opvangen zonder schade door herschikkingen van kristallografische tweelingen.

“Een specifieke opeenvolging van dubbele herrangschikkingsmicromechanismen vindt plaats in macroscopische vervormingsbanden, terwijl deze zich door de microstructuur voortplanten. We hebben aangetoond dat de lokalisatie van de spanning in deze banden ervoor zorgt dat het rooster tot 15 graden kromt, wat belangrijke gevolgen heeft voor elastische spanning, opgeloste afschuifkracht stress en het maximaliseren van de dubbele herschikking". Dr. Bucsek zei: "Deze bevindingen zullen toekomstige onderzoekers helpen bij het toepassen van dubbele herschikking in nieuwe multi-ferroïsche technologieën."

Vaste toestandactivering is één van de belangrijkste toepassingen van geheugenmetalen. Het wordt gebruikt in een aantal nano-elektromechanische en micro-elektromechanische systemen, biomedische, actieve demping en ruimtevaartactuatiesystemen.

Het doel van het laatste experiment was een fenomeen waarbij speciale hoge-hoek korrelgrenzen opduiken in austenietkorrels wanneer geheugenmetalen worden geactiveerd. Tijdens de activering wordt fasetransformatie van austeniet naar martensiet en vervolgens terug naar austeniet geïnduceerd door het geheugenmetaal te verwarmen, af te koelen en opnieuw te verwarmen onder een constante belasting.

“Met behulp van elektronenmicroscopie is waargenomen dat het austeniet grote rotaties kan vertonen wanneer het monster opnieuw wordt verwarmd, wat nadelig is voor zowel output als vermoeidheid. Vanwege de kleine monstergroottes die nodig zijn voor elektronenmicroscopie, werden deze rotaties echter zeer inconsistent waargenomen. Ze verschenen, maar niet onder dezelfde laadomstandigheden of pas na een paar cycli." Dr. Bucsek zei hierover: “Onze resultaten toonden aan dat deze korrelrotaties kunnen optreden na slechts één cyclus in matige omstandigheden, maar vanwege het lage volume en de heterogene dispersie van de rotaties, is een bulkvolume vereist om ze te observeren.”
 

Chat

Om u beter van dienst te kunnen zijn, vragen wij u om onderstaande velden in te vullen om de chat te starten.

MCB is beschikbaar van 8:00 tot 20:00 uur 's avonds.

Chat nu