Техника - молодёжи 1987-09, страница 26
Мартенситные реакции обратимы. При нагреве образца они идут в одну сторону, при охлаждении — в обратную. Более того, некоторые из них, если можно так сказать, «сверхобратимы». Ведь ниоткуда не следует, что при обратном фазовом переходе все атомы должны возвращаться строго по тем траекториям, по которым они уже шли в прямом процессе. Действительно, даже смешно подумать о том, что при конденсации пара молекулы воды должны собраться в те же самые капельки, в тех же местах, откуда они когда-то испарились. Между тем у кристаллов с памятью формы именно так все и происходит. Каждый атом безошибочно находит «знакомое место», как по весне журавль свое гнездовье. Механизм этого явления не ясен. Происходящие при мартенситных превращениях физические процессы столь сложны, что специалисты говорят о генетических свойствах кристаллов. ЖЕЛЕЗНЫЕ МЫШЦЫ Впрочем, даже досконально не разобравшись в тонкостях физических процессов, их можно уже сегодня использовать для решения различных инженерных задач: материалы с эффектом памяти формы применять в механизмах, где предусмотрены вызываемые теплом перемещения. А именно: в системах пожарной защиты, автоматических вентилях, самосооружающихся конструкциях одноразового действия и т. п. Если вынудить кусок металла изгибаться в поле противодействующих механических сил(попросту говоря, при недостатке места), можно получить пресс с рекордными характеристиками. Так, агрегат с рабочим телом из сплава титан — никель способен развивать усилия до 100 тыс. т/м2. Хорошо зарекомендовали себя втулки, напоминающие по конструкции муфты горячей посадки. Две стальные трубы, соединенные такой втулкой с толщиной стенки всего 2 мм, выдерживают давление в сотни атмосфер. Причем соединять можно самые разнородные материалы. В микроэлектронике так можно создавать принципиально новые высокоемкие запоминающие устройства. Да и много чего еще, из числа таких «мелочей», как разъемы для закрепления микросхем без пайки и т. п.... ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Тепловой двигатель с рабочим телом, обладающим памятью формы, очень прост. В подготовительном полуцикле рабочее тело деформируют сравнительно небольшим усилием. В активном полуцикле слегка нагревают, вызывая мартенситный фазовый переход, и получают полезную работу. (Как мы уже знаем, тело восстанавливает форму даже в том случае, если ему активно мешают). На рисунке 2 схематически показан роторный мартенситный Конструкцию двигателя можно упростить еще больше. Через два подшипника, закрепленных на двух осях (рис. 3), перекинута лента из материала с памятью формы. Когда ленту с одной стороны нагревают, она приходит в движение. Почему это происходит, попробуйте разобраться сами... А вот еще один двигатель оригинальной конструкции (рис. 4). В нем соединены два рабочих тела (I и I I). Если их попеременно то нагревать, то охлаждо.ь (в про-тивофазе), то разделяющая их плоскость придет в возвратно-поступательное движение. Приведенными примерами конструкции мартенситных тепловых двигателей не исчерпываются. Существуют сотни различных модификаций. Рис. 4. двигатель. Это два кольца разного диаметра, вращающиеся вокруг близко расположенных осей Oi и Ог. Кольца соединены стержнями, сделанными из металла с памятью формы. Когда кольца крутятся, рабочие элементы попеременно то сжимаются, то растягиваются. * Если теперь (как показано на рисунке) в левой части системы поддерживать температуру Т0, а в правой — более высокую Т (соответственно, такую, чтобы произошел фазовый переход), возникает постоянный крутящий момеь.. Как вы уже догадались, он появится из-за разных механических свойств левых и правых стержней. 24 |
