Как нитинол может заставить спринклер включиться

Никель-титановый сплав, также известный как нитинол, - это бинарный сплав, состоящий из никеля и титана. Эти два элемента примерно равны по атомному содержанию (распространены нитинол 55 и нитинол 60). В результате изменения температуры и механического давления нитинол имеет две различные фазы кристаллической структуры, а именно аустенитную и мартенситную.

В нитиноле аустенит называется материнской фазой, которая представляет собой кристаллическую фазу, проявляющуюся в сплаве при высокой температуре. При понижении температуры аустенит постепенно превращается в мартенсит (субфазу).

В процессе превращения мартенсита и аустенита существует четыре вида температур:
As: температура, при которой мартенсит начинает превращаться в аустенит в процессе повышения температуры.
Af: температура, при которой мартенсит заканчивает превращение в аустенит в процессе повышения температуры.
Ms: температура, при которой аустенит начинает превращаться в мартенсит в процессе понижения температуры.
Mf: температура, при которой аустенит завершает превращение в мартенсит в процессе снижения температуры.
Фазовое превращение нитинола имеет термический гистерезис, поэтому As не равно Mf, по той же причине Af не равно Ms.

Нитинол обладает двумя свойствами: эффектом памяти формы (SME) и сверхэластичностью (SE).

1. Память формы
Память формы возникает, когда материнская фаза определенной формы охлаждается от температуры выше Af до температуры ниже Mf и полностью формирует мартенсит, деформируя мартенсит ниже температуры Mf. После нагрева до температуры ниже Af, при обратном фазовом превращении, материал автоматически восстанавливает свою форму в материнской фазе. Фактически, эффект памяти формы - это термически индуцированный процесс фазового перехода нитинола. Он означает способность нитинола деформироваться при определенной температуре, а затем восстанавливать исходную, недеформированную форму, когда температура выше его "температуры перехода".

2. Сверхэластичность
Так называемая сверхэластичность относится к явлению, при котором под действием внешних сил образец создает деформацию, значительно превышающую предельную упругую деформацию, и эта деформация может автоматически восстанавливаться при разгрузке. В материнской фазе под действием внешнего напряжения деформация вызывает мартенситный фазовый переход, в результате чего сплав демонстрирует механическое поведение, отличное от поведения обычных материалов. Его предел упругости намного больше, чем у обычных материалов. И он больше не подчиняется закону Гука. По сравнению с эффектом памяти формы, сверхэластичность не требует нагрева.