Mekaniska egenskaper hos Fe-Mn-Al-Cr-Ni formminneslegeringssystem. Kreditera: Vetenskap (2020). DOI:10.1126/science.abc1590
Ett team av forskare vid Tohoku University har utvecklat en ny sorts superelastisk legering med ett nästan obegränsat superelastiskt fönster. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver den nya legeringens egenskaper och möjliga användningsområden för den. Paulo La Roca och Marcos Sade med Universidad Nacional de Cuyo–CNEA har publicerat en Perspective-artikel i samma tidskriftsnummer som beskriver tillståndet för böjbara legeringar och det arbete som gjorts av teamet i Japan.
De flesta metaller i vardagsbruk kan böjas något. För att få dem att återgå till sin ursprungliga form krävs i allmänhet kraft som från en hammare. Superelastiska legeringar (även kända som metaller med formminne) kan böjas med upp till 20 procents deformationer och återgår automatiskt till sin ursprungliga form. La Roca och Sade noterar att superelasticitet i metaller kan förklaras av närvaron av stressinducerade martensitiska transformationer. Men det finns en varning för sådana legeringar - de kan bara återgå till sin ursprungliga form när de befinner sig i ett visst temperaturintervall:deras superelastiska fönster.
Tyvärr, de flesta sådana fönster är ganska små, begränsa användningen av superelastiska metaller i praktiska tillämpningar. Forskare skulle vilja upptäcka legeringar som kan användas i större temperaturvariationer för användning i applikationer som rymdvetenskap (på grund av extrema temperaturer). I denna nya insats, forskarna har hittat just en sådan legering – en med ett nästan obegränsat superelastiskt fönster. Under testning, dess superelastiska fönster visade sig vara 10 till 473 K (-263 C° till 200 C°), vilket gör den tillämpbar i praktiskt taget alla naturliga miljöer. Forskarna noterar att legeringen också visade sig ha mycket låg termisk expansion.
Temperaturintervallet för den nya järnbaserade SEA jämfört med konventionella metallbaserade SEA för en spänningsförändring på 50 MPa. Kredit:Tohoku University
En jämförelse av spännings-töjningskurvorna för den nya järnbaserade SEA i jämförelse med nickel-titanium-legering. Kredit:Tohoku University
Teamet skapade legeringen genom att tillsätta krom till en Fe-Mn-Al-Ni-legering. Därvid, de visade också att entropiförändring är kontrollerbar med detta tillvägagångssätt. Entropiförändringen för den nya legeringen testades för att vara mycket nära noll. Forskarna noterar också att legeringen är avstämbar genom att variera mängden krom, vilket framhäver det faktum att teamet faktiskt skapade en mängd superelastiska "invar"-legeringar.
© 2020 Science X Network
