مقاله در مورد آلیاژهای حافظه دار

دانلود مقاله در مورد آلیاژهای حافظه دار

بیومتریال‏ها
بیومتریال یک ماده مصنوعی است که برای جایگزین سازی یا تعویض بخش از بدن انسان یا موجود زنده یا به منظور کارکردن در تماس نزدیک با بافت زنده استفاده می شود. بیومتریال باید در بدن خنثی باشد.
بیومتریال ها برای التیام اعضاء و اصلاح کاربری و عمل آنها و همچنین اصلاح ناهنجاری‏ها یا وضعیت غیر طبیعی به کار می رود.
یک نوع تقسیم بندی مواد بر حسب جنس آنها می باشد که به گروههای فلزی، پلیمری، سرامیکی و مواد مرکب (Composites) دسته بندی می شود.
مواد فلزی از نظر اهمیتی که در صنعت دارد به دو گروه فلزات آهنی و آلیاژهای آن و فلزات غیر آهنی و آلیاژهای آن تقسیم می شود.
مواد فلزی عمدتاً هادی (رسانای) خوبی برای حرارت و الکتریسته هستند اغلب فلزات در درجه حرارت های معمولی محیط شکل پذیر بوده و درمقابل واکنش‏های شیمیایی پایداری بسیار بالایی ندارد. فلزات در شرایط معمولی دارای ساختار کریستالی اند.
فلزات به صورت خالص به ندرت به کار می روند واغلب از آلیاژهای آنها در صنعت استفاده می شود.(۱)
بیومتریالهای فلزی در کاربردهای ارتوپدی
Metallic Biomaterials In Orthopaedic Application
اولین فلز به کاررفته دربدن انسان فولاد و انادیم دارشرمن بود که برای ساخت صفحه‏ها و پیچ‏های شکسته بندی استخوان به کار رفت. و سپس فولاد ضد زنگ L316 و آلیاژهای کبالت- کروم به کاررفتند زیرا مقاومت خوب خوردگی و عمر خستگی مناسب و همچنین سختی، سفتی و استحکام مورد قبول داشت. فلزات نباید دارای خاصیت سمی بودن و متاسیون زائی یا سرطان زایی در داخل بدن باشند.

آلیاژهای حافظه دار
Shape Memory Alloys
حافظه داری یعنی نگاه داشتن یکسری اطلاعات و بازگو کردن این اطلاعات در مواقع ضروری، که این اطلاعات همیشه محفوظ است و از بین نخواهد رفت.
منظور از حافظه داری فلز این است که فلز یک حالتی را حفظ می کند و این حالت را همیشه درخود نگهداری کرده و به همراه دارد و اگر در اثر نیرویی تغییر شکل یابد با دیدن حرارت، دوباره به حالت اولیه باز می گردد، که حرارت رکن اساسی است.
اثر حافظه داری در سال ۱۹۳۸ توسط آلدن گرنینجر و گ. موردیان در دانشگاه های هاروارد و MIT مشاهده شده و آنها ثابت کردند که با تغییر درجه حرارت، فاز مارتنزیتی در نمونه برنجی، شکل گرفته و یا ناپدید می شود.
فلزات آهن –پلاتین، آهن – نیکل، نیکل- آلومینیوم و فولاد ضد زنگ و نیکل – تیتانیم دارای این اثر هستند.
دانش هوانبردی، مکانیک، الکترونیک، مهندسی پزشکی و مهندسی بیولوژیکی از جمله علوم در ارتباط با این آلیاژها می باشند.
آلیاژهای حافظه دار به صورت یک طرفه Oneway و دو طرفه (Two Way) ساخته می شوند. در ارتوپدی از فلزات یک طرفه استفاده می شود زیرا برگشت پذیری احتیاج نیست. به عنوان مثال اگر آلیاژی با طول L0 موجود باشد و با کاهش درجه حرارت، طول آن به L رسانده شود. با افزایش درجه حرارت آلیاژ به شکل و اندازه اولیه خود (L0) می گردد. حال اگر با کاهش مجدد درجه حرارت، طول آن تغییر نکند، آن آلیاژ یک طرفه و اگر به مقدار L برگردد، آلیاژی دو طرفه خواهد بود.

تئوری اثر حافظه دارای Theory of the Shape Memory Effed
آلیاژ زیر دامنه دمای تبدیل (Transition Temperature Range)[TTR] خود سرد شده و به سمت شکل مارتنزیتی می رود و تغییر شکل می دهد. افزایش دما سبب می شود که ساختمان کریستالی به حالت اول خود یا همان ساختمان آستنیتی و تهایتاً به شکل اولیه خود برمی گردد. با بازیابی شکل اولیه، نیروی نسبتاً زیادی از خود خارج می کند که نیرو بزرگتر از نیروی ابتدایی مورد احتیاج برای پیوندآلیاژ است. (شکل ۱-۲). سرد کردن باید در زیر دمای تبدیل باشد زیرا در این ها پیوندها ضعیف می باشد. در دماهای پایین تر، ساختمان کریستالی به سمت ابر شبکه یا ساختمان مارتنزیتی با نظم کمتر مثل تتراگونال تغییر شکل می دهد. و در دمای بالاتر از TTR شبکه کریستالی BCC دیده می شود.