Günümüzde gelişen teknoloji ve buna bağlı olarak değişen üretim yöntemleriyle birlikte kullanılan malzemelerden beklenen özelikler değişmektedir. Malzemelerin sadece daha sert, daha sünek ya da daha iletken olmasının yeterli olmadığı durumlar meydana gelmektedir. Bu gibi durumlar için uygun ısıl veya mekaniksel etkilere maruz kalındığında önceden tanımlı şekil veya boyutuna geri dönebilen malzemeler olan Şekil Hafızalı Alaşımlar (ŞHA) geliştirilmiştir.
Şekil Hafızalı Alaşımların Tarihsel Gelişimi
Tarihte ilk çalışmalar 1932 yılında Chang ve Read tarafından altın-kadmiyum alaşımlarında bulunmuştur. 1938 yılında ise; Greninger ve Mooradian pirinç malzemeler üzerinde şekil hafıza etkisinin bulunduğunu saptamıştır. Daha sonra Buehler ve arkadaşaları eşatomlu nikel ve titanyum alaşımlarında şekil hafıza özelliklerine rastlamış ve bu malzemenin adını ‘’Nitinol’’ olarak literatüre geçirmişlerdir. Günümüze ise bu özelliğe sahip bir çok malzeme geliştirilmekte ve çalışmalar devam etmektedir. Alaşımlardan sonra polimerlerde de şekil hafıza etkisi gösterebilen türleri olduğu ortaya konmuştur. Ayrıca ikili alaşımların özelliklerini geliştirerek üçlü alaşım sistemleri de denenmektedir.
Şekil hafızalı malzemeler kristal yapılarında meydana gelen martenzit-östenit faz dönüşümleri sonucu bu alaşımlar şekil değişimi yapabilmektedir. Düşük sıcaklıkta martenzit yapıya sahipken kolay deformasyona uğrayan malzeme, uygun sıcaklığa ısıtıldığında yüksek sıcaklık fazı olan ostenit faza geçerek deformasyon öncesi orijinal şekillerine tekrar dönebilmektedir.
Kullanım Alanları
Bu malzemeler; uzay araştırmalarında, tıp biliminde, otomotiv endüstrisinde, mikroelektromekanik gibi günümüzde sıkça rastlanan alanlarda çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Şekil hafıza etkisinden, biyomalzeme uygulamalarında; diş köprülerinde, kafatası içerisindeki damar bağlantılarında, yapay kalp kasları ve ortopedik protezlerde faydalanılır. Yüksek oranda geri kazanılabilir gerinim sergilemeleri, termomekanik hareket mekanizmasının basitliği, yüksek güç/ağırlık oranına sahip olmaları, yüksek biyouyumluluk, uzun ısıl çevrim ömürlerinde şekil hafıza özelliklerini korumaları, yüksek elektrik ve korozyon direncine sahip olmalarıyla sıkça tercih edilirler.
Mühendislik kategorisindeki diğer içerikleri de okumanızı tavsiye ederiz!
