Nitinol, material inteligente
Páginas: 11 (2558 palabras)
Publicado: 19 de marzo de 2012
NITINOL, MATERIAL INTELIGENTE
ANDRÉS CORTÉS VARGAS, Estudiante de Maestría, Facultad de Ingeniería Civil, Pontificia Universidad Javeriana.
hector.cortes@javeriana.edu.co
Resumen: El Nitinol es un alambre de metal de una aleación especial de níquel y titanio, su característica principal es recuperar la forma previamente almacenada cuando la corriente pasa a través de ella o, simplemente,climatizada. Esta aleación con memoria de forma es un material único que llama la atención debido a sus dramáticas fases de transformación que la temperatura o la tensión dan como resultado. El comportamiento único del Nitinol está basado en una fase de transformación termoelástica (o estructura de cristal). La fase de alta temperatura (o primaria) es conocida como “austenita" y presenta laestructura de metal intermetálico. A temperaturas específicas o tensiones, la austenita se transforma en martensita, la cual presenta una estructura de cristal monoclínico. En la fase primaria, se enfría a la temperatura de acabado de la martensita, la austenita se transforma totalmente para transformarse en martensita, aun así, la forma macroscópica abultada permanece intacta. Sin embargo, a escalaatómica, han sido creadas diferentes variantes de la martensita y son aparejadas para mantener la forma abultada original. Existe un total de 24 formas cristalográficamente equivalentes posibles de planes hábito de martensita. Una vez en la forma martensita, el material es fácilmente deformable por medio de un aparejamiento.
PALABRAS CLAVE: Aleaciones inteligentes, memoria de forma, Níquel, TitanioINTRODUCCION
El Nitinol es una aleación impresionante de níquel y de titanio. Este metal puede volver a una forma fija sin importar lo que lo hayamos doblado o retorcido. El término de aleaciones de memoria de forma se aplica a un grupo de materiales metálicos que tienen esta propiedad.
El efecto de memoria de forma había sido ya observado en 1938 variando la fase martensita del latón conun cambio de temperatura, aunque no fue hasta 1962 cuando el fenómeno pasó a primer plano gracias al anuncio de la existencia de memoria de forma en una aleación de níquel titanio o SMC (Shape Memory Alloy), descubierta en la fuerza Naval de Estados Unidos. Su contenido en níquel es alrededor del 55%, y titani 45%, un cambio mínimo en esta relación, del orden del 1%, por ejemplo, puedetraducirse en el desplazamiento de la zona de transición en unos 200ºC.
La diferencia de simetría entre ambas estructuras es la clave para la recuperación de la forma. La estructura martensítica, menos simétrica, se genera por enfriamiento y es fácilmente deformable en frio, pero cuando se calienta la aleación, ésta recupera la única estructura austenítica posible, o sea, la original.
Lasaleaciones con memoria de forma deben sus propiedades a una transición de fase entre una estructura de tipo austenita y una de tipo martensita. Las transiciones de fase en los sólidos pueden producirse por dos mecanismos muy diferentes. El más común consiste en el desplazamiento de átomos de sus posiciones de equilibrio, mediante un proceso conocido como difusión, para adoptar una nueva estructura másestable en las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentra el material. Este tipo de transiciones se produce generalmente de una forma lenta, pero en el Nitinol en concreto, es bastante rápida. El presente artículo da una respuesta al porque el Nitinol es llamado material inteligente definiendo su diagrama de fases, las estructuras cristalinas presentes y su modelo matemático quemodelan su comportamiento.
MÉTODOLOGÍA
Para conseguir activar el efecto de memoria de forma, la aleación debe ser primero calentada por encima de la temperatura final de transformación austenítica, fijando la forma que se quiere recordar. Luego se enfría la muestra por debajo de la temperatura final de la transformación martensítica, lo que no modifica su forma. La forma inicial se cambia...
ANDRÉS CORTÉS VARGAS, Estudiante de Maestría, Facultad de Ingeniería Civil, Pontificia Universidad Javeriana.
hector.cortes@javeriana.edu.co
Resumen: El Nitinol es un alambre de metal de una aleación especial de níquel y titanio, su característica principal es recuperar la forma previamente almacenada cuando la corriente pasa a través de ella o, simplemente,climatizada. Esta aleación con memoria de forma es un material único que llama la atención debido a sus dramáticas fases de transformación que la temperatura o la tensión dan como resultado. El comportamiento único del Nitinol está basado en una fase de transformación termoelástica (o estructura de cristal). La fase de alta temperatura (o primaria) es conocida como “austenita" y presenta laestructura de metal intermetálico. A temperaturas específicas o tensiones, la austenita se transforma en martensita, la cual presenta una estructura de cristal monoclínico. En la fase primaria, se enfría a la temperatura de acabado de la martensita, la austenita se transforma totalmente para transformarse en martensita, aun así, la forma macroscópica abultada permanece intacta. Sin embargo, a escalaatómica, han sido creadas diferentes variantes de la martensita y son aparejadas para mantener la forma abultada original. Existe un total de 24 formas cristalográficamente equivalentes posibles de planes hábito de martensita. Una vez en la forma martensita, el material es fácilmente deformable por medio de un aparejamiento.
PALABRAS CLAVE: Aleaciones inteligentes, memoria de forma, Níquel, TitanioINTRODUCCION
El Nitinol es una aleación impresionante de níquel y de titanio. Este metal puede volver a una forma fija sin importar lo que lo hayamos doblado o retorcido. El término de aleaciones de memoria de forma se aplica a un grupo de materiales metálicos que tienen esta propiedad.
El efecto de memoria de forma había sido ya observado en 1938 variando la fase martensita del latón conun cambio de temperatura, aunque no fue hasta 1962 cuando el fenómeno pasó a primer plano gracias al anuncio de la existencia de memoria de forma en una aleación de níquel titanio o SMC (Shape Memory Alloy), descubierta en la fuerza Naval de Estados Unidos. Su contenido en níquel es alrededor del 55%, y titani 45%, un cambio mínimo en esta relación, del orden del 1%, por ejemplo, puedetraducirse en el desplazamiento de la zona de transición en unos 200ºC.
La diferencia de simetría entre ambas estructuras es la clave para la recuperación de la forma. La estructura martensítica, menos simétrica, se genera por enfriamiento y es fácilmente deformable en frio, pero cuando se calienta la aleación, ésta recupera la única estructura austenítica posible, o sea, la original.
Lasaleaciones con memoria de forma deben sus propiedades a una transición de fase entre una estructura de tipo austenita y una de tipo martensita. Las transiciones de fase en los sólidos pueden producirse por dos mecanismos muy diferentes. El más común consiste en el desplazamiento de átomos de sus posiciones de equilibrio, mediante un proceso conocido como difusión, para adoptar una nueva estructura másestable en las condiciones de presión y temperatura a las que se encuentra el material. Este tipo de transiciones se produce generalmente de una forma lenta, pero en el Nitinol en concreto, es bastante rápida. El presente artículo da una respuesta al porque el Nitinol es llamado material inteligente definiendo su diagrama de fases, las estructuras cristalinas presentes y su modelo matemático quemodelan su comportamiento.
MÉTODOLOGÍA
Para conseguir activar el efecto de memoria de forma, la aleación debe ser primero calentada por encima de la temperatura final de transformación austenítica, fijando la forma que se quiere recordar. Luego se enfría la muestra por debajo de la temperatura final de la transformación martensítica, lo que no modifica su forma. La forma inicial se cambia...
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