ingenieria de materiales

Aleaciones con Memoria de Forma

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ALEACIONES CON MEMORIA DE FORMA

Introducción
1.1. Historia de las aleaciones con memoria de forma
1.2. La transformación martensítica
1.2.1. Martensita: perspectiva microscópica
1.2.2. Martensita: perspectiva macroscópica
1.2.3. El origen de la memoria de forma
1.2.4. Martensita inducida por tensión: superelasticidad
1.2.5. Efecto doble memoriade forma
1.3. Tipos de aleaciones con memoria de forma
1.4. Aleaciones con memoria de forma níquel titanio (NiTi)
1.4.1. Propiedades mecánicas
1.4.2. Fabricación de las aleaciones NiTi
1.4.3. Procesado final de las aleaciones NiTi
1.5. Aplicaciones de las aleaciones con memoria de forma

INTRODUCCIÓN
Las aleaciones con memoria de forma (abreviado como SMA “Shape Memory Alloy”) sonaleaciones metálicas que, después de una deformación aparentemente plástica, vuelven a
su forma original tras un calentamiento. Los mismos materiales, dentro de un determinado
rango de temperaturas, pueden ser deformados hasta casi un 10% volviendo a recuperar su
forma original al ser descargados. Estos inusuales efectos son llamados memoria de forma
térmica (o Efecto memoria de forma) y memoria deforma elástica (o Superelasticidad)
respectivamente. Ambos efectos son debidos a un cambio de fase llamada transformación
martensítica termoelástica. Dado que las SMA responden de una forma peculiar a los
cambios de temperatura y tensión, han sido clasificados como “materiales inteligentes”
(“smart materials”). Las aplicaciones potenciales de estos dos principales comportamientos
son enormes,pudiendo ser usados para generar fuerza o movimiento (mediante el efectos
memoria de forma) o almacenar energía (superelasticidad).

Silvia de la Flor

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CAPÍTULO 1

Tal y como acabamos de comentar la memoria de forma se refiere a la capacidad de
ciertos materiales de "recordar" una forma, incluso después de severas deformaciones:
una vez deformada a bajas temperaturas (en su fasemartensítica), estos materiales
permanecerán

deformados

hasta

que

sean

calentados,

entonces

volverán

espontáneamente a su forma original que tenían antes de la deformación. La base para el
efecto de memoria de forma es que los materiales pueden transformarse desde y hacia la
martensita fácilmente. Como no podemos entender muchos de los aspectos ingenieriles
de la memoriade forma sin antes conocer ciertos principios básicos de la martensita y
su formación, en este capítulo se exponen, después de una breve introducción de la
historia de las aleaciones, los principios microscópicos y macroscópicos de la
martensita de un modo cualitativo pues son la base para el entendimiento de la memoria
de forma. Posteriormente se revisan las principales características de lasaleaciones con
memoria de forma: comenzamos analizando las propiedades metalúrgicas desde un
nivel microscópico para proseguir explicando cómo las transformaciones de fase que
observamos microscópicamente dan lugar al efecto memoria de forma que observamos
físicamente. Después de revisar las principales aleaciones que poseen estas propiedades,
nos centramos en las aleaciones níquel titaniodado que son las que hemos trabajado en
esta investigación. De ellas se explican las principales propiedades mecánicas, sus
particularidades, su proceso de fabricación y procesado posterior. Por último se revisan
las principales aplicaciones de estas aleaciones, tanto al campo de la biomedicina, donde
han encontrado mayor cabida, como al campo industrial.

1.1

HISTORIA DE LAS SMA

Losprimeros pasos en el descubrimiento del efecto memoria de forma fueron, según
Miyazaki y Otsuka [MIY,1989] en los años 1930, cuando A.Ölander descubrió el efecto
superelástico en una aleación Au-Cd en 1932 [OLA, 1932] y, más tarde, Greninger y
Mooradian [GRE, 1938] observaron la aparición y desaparición de fase martensita a
medida que crecía y decrecía la temperatura en una aleación de Cu-Zn....