Aplicaciones de materiales con memoria de forma, una nueva perspectiva en la mecánica de materiales

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Materiales con efecto de memoria de forma

APLICACIONES DE MATERIALES CON MEMORIA DE FORMA, UNA NUEVA PERSPECTIVA EN LA MECÁNICA DE MATERIALES
Resumen Los materiales con memoria de forma (abreviado como SMA “Shape Memory Alloy”) son aquellas aleaciones metálicas que después de una deformación aparentemente plástica, vuelve a su forma original tras un calentamiento. Esto inusuales efectos sonllamados memoria de forma térmica o efecto memoria de forma y memoria de forma elástica o Superelasticidad. Ambos efectos son debidos a un cambio de fase llamada transformación martensítica termoelástica. Dado que los SMA responde de una forma peculiar a los cambios de temperatura y tensión han sido clasificados como “materiales inteligentes” Estas propiedades no son propiedades mejoradas respectoa los materiales convencionales sino que son nuevas propiedades que hacen que el proceso de diseño haya ser modificado. La compresión de estas nuevas propiedades dentro el proceso de diseño hará que estos materiales adquieran una importancia que aun no tienen.

INTRODUCCIÓN Las aleaciones con memoria de forma se conocen desde hace aproximadamente unos 60 años, si bien, es sólo hace 30 añoscuando comienzan a aparecer sus primeras aplicaciones. El progreso de estos materiales ha sido lento, estos materiales son bien conocidos por la comunidad científica, pero no así por los diseñadores e ingenieros de diseño. Estos nuevos materiales, presentan nuevas propiedades, de manera que dichas propiedades han de ser conocidas por los diseñadores antes de que se considere su aplicación. Es estehecho, MARCO TEÓRICO Tal y como acabamos de comentar la memoria de forma se refiere a la capacidad de materiales de “recordar” la forma inicial, incluso después de severas deformaciones. La base para el efecto de la memoria deforma es que los materiales pueden transformarse desde y hacia la martensita fácilmente. Para entender muchos de los aspecto ingenieriles de la memoria de forma sin antesconocer ciertos principios básicos de la martensita y su formación.

el responsable de que los parámetros de diseño utilizados para este tipo de materiales, sean diferentes a los utilizados para la mayoría de los materiales funcionales. Así, parámetros de diseño como son el límite elástico, la resistencia máxima, el módulo elástico, la ductilidad, entre otros, son reemplazados por propiedades oparámetros tales como: tensión de recuperación, velocidad de recuperación, temperatura de transformación, histéresis térmica, etc.

La transformación de estado sólido ocurre por dos vías: por difusión y desplazamiento. La transformación por difusión son aquellas en las que solo se puede formar un nueva fase moviendo átomos aleatoriamente distancias relativamente grandes. Se requiere un amplio rango dedifusión porque la nueva fase es de diferente composición química que la matriz de la que se forma, las transformaciones por desplazamiento no requieren un amplio rango de movimientos y en este caso los

Materiales con efecto de memoria de forma átomos se reordena para llegar a una nueva estructura cristalina más estable pero sin cambiar la naturaleza química de la matriz. Las transformacionesmartensíticas suelen llamar transformaciones atérmicas, dado que la cantidad de nueva fase creada usualmente depende solo de la temperatura y no de la cantidad de tiempo a esa temperatura. Y se forma desde una fase a alta temperatura llamada fase madre o austenita. Son, además trasformaciones independientes de la difusión que produce de modo instantáneo y manteniendo una relación de orientaciónentre la fase madre y la martensítica. Cuando nos referimos a los términos austenita y martensita originalmente se refería solo a fase de aceros, sin embargo se ha extendido el termino refiriéndose no solo al material sino al que tipo de transformación. Son además transformaciones de primer orden en el sentido de que se libera calor en su formación, hay una histéresis asociada esa transformación....
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