آلیاژهای حافظه دار(2)

آلیاژهای حافظه دار تا حدودی الاستیک هستند. یعنی توانایی ذخیره سازی انرژی مکانیکی و آزادسازی آن را دارند. در این دسته از فلزات مولکول ها قابلیت چیدمان مجدد دارند. ساختار مولکولی در هر فاز عاملی است که سبب تغییر شکل فلز و بازگشت آن به حالت اولیه می شود. با توجه به این که این دسته از فلزات زیست سازگار هستند و سیستم ایمنی بدن در برابر آنها عکس العمل نشان نمی دهد و همچنین از ویژگی های فیزیکی قابل توجهی مانند مقاومت در برابر خوردگی برخوردار هستند. در ساخت ایمپلنت ها (کاشتنی ها) در ارتوپدی و درمان شکستگی ها از آن استفاده می شود. در شکستگی های استخوان های صورت از صفحات ویژه ای استفاده می شود تا استخوان های صورت را در مدت زمان درمان شکستگی در کنار هم نگاه دارد.

در گذشته از صفحاتی از جنس استیل برای این کار استفاده می شد.اگر چه در ابتدا استخوان ها درست در کنار هم قرار می گیرند، اما به مرور این وضعیت تغییر می کند که سبب تاخیر در ترمیم شکستگی می شود. با ظهور آلیاژهای جدیدی که تحت عنوان مواد هوشمند بررسی می شوند و کاربرد آنها در ساخت این صفحات امروزه جراحان از فلزهای حافظه دار به جای استیل استفاده می کنند. برای این کار ابتدا فلز را کمی سرد می کنند و سپس آن را در محل مورد نظر نصب می کنند.

در اثر دمای بدن فلز کمی گرم می شود و به این ترتیب این صفحه فشار لازم برای کنار هم نگاه داشتن بخشهای شکسته شده را حفظ می کند و سبب می شود استخوان در کوتاه ترین زمان ممکن ترمیم شود.این آلیاژها کاربردهای گوناگون و بسیار مفیدی نیز در زمینه هایی همچون: هوا وفضا، صنایع خودروسازی، پزشکی،دندانپزشکی و..دارند.

كاربرد های آلیاژهای حافظه دار :

كاربرد با بازیابی آزاد ( استفاده از حركت ) : آلیاژهای حافظه دار در حین سرد و گرم شدن شكل اولیه خود را بازیابی می كنند . بدون اینكه تنش بیرونی از این كار ممانعت به عمل آورد . مثل آنتن های سفینه فضایی

كاربرد با بازیابی مقید ( استفاده از نیرو ) : به كاربردهایی اطلاق می شود كه در آنها یك نیروی خارجی جلوی بازیابی كرنش در آلیاژ را می گیرد . در این حالت هیچ كرنشی بازیابی نمی شود . ولی مقدار زیادی تنش ایجاد می شود . مثل چفت و بست ها

كاربردهایی با بازیابی تحت فشار ( استفاده از كار ) : هم تنش و هم كرنش حین گرم شدن بازیابی می شوند  و كار مكانیكی ایجاد می شود

كاربردهای ابر كشسانی ( ذخیره انرژی مكانیكی ) : رفتار الاستیك 15 برابر فولادهای فنر است

خاصیت میرا كنندگی ارتعاشات : مهار ارتعاشات در سازه هایی كه تحت ارتعاشات شدید هستند . مثل صفحات آزاد میرا كننده ارتعاشات در سفینه های فضایی

ساخت آلیاژ های حافظه دار :

روش های اصلی ساخت آلیاژ های حافظه دار در دو گروه عمده قابل بررسی است:

الف) ساخت آلیاژ به طریقه ذوب و ریخته گری با استفاده از كوره های القایی و كوره های مقاومتی

ب) ساخت آلیاژ به طریقه متالورژی پودر

برای تولید آلیاژ های حافظه دار درتناژهای بالا و تجارتی ، از روش ذوب و ریخته گری استفاده می شود.

كاربرد آلیاژهای حافظه دار درمهندسی پزشكی:

كاربرد پزشكی آلیاژ های حافظه دار به عنوان یك عملگر با اثر باقیمانده در داخل بدن قابل بررسی است آلیاژی كه در بدن افراد برای بهبود رفتار بالینی اعضای آنها بكار گرفته شده است نباید مولد هیچ گونه حساسیتی باشد علاوه بر آن آلیاژ بكارگرفته شده نباید به صورت ذراتی از یون آن ماده وارد خون شخص گیرنده این گونه آلیاژها شود.

جنبه های متعددی شامل شاخص های مزاجی افراد همچون سن ، قوای بدن و سلامتی و خصوصیات شیمیایی مواد همانند خوردگی ، تخلخل پذیری سطح ، تأثیرات سمی و عناصر موجود در مواد به منظور پذیرش مواد مذكور در بدن افراد باید مورد بررسی قرار گیرند.

تحقیقات متعددی در مورد تولید و بكارگیری آلیاژهای حافظه دار با كاربرد پزشكی با پایه عنصری Ni-Ti انجام پذیرفته است . این تحقیقات نشان می دهد كه آلیاژNi-Ti در كاربرد و استفاده، نسبت به بقیه آلیاژها از موقعیت خوبی برخوردار است.تحلیل خواص آلیاژ Ni-Ti با بررسی خواص جداگانه نیكل و تیتانیم امكان پذیر است .

نیكل رنگ سفید نقره ای براق دارد و فلزی است سمی ، شكننده كه از قابلیت پولیش خوبی برخوردار است این فلز جز ء فلزات غیر آهنی سنگین با جرم مخصوصKg/dm3 9/8 و نقطه ذوب 1455 می باشد و در مقابل خوردگی بسیار مقاوم بوده و به وسیله آهن ربا جذب می شود. همچنین در مقابل حرارت و ضربه مقاومت خوبی نشان می دهد موارد استفاده آن شامل پوشش محافظ در آبكاری فلزات ، تولید فولادهای آلیاژی و غیره می باشد.

تیتانیم فلزی است نقره فام مایل به خاكستری و جزء فلزات غیر آهنی سبك است و جرم مخصوص آنKg/dm3 5/4 و نقطه ذوب آن 1670 می باشد. مقاومت در مقابل خوردگی و سایش و استحكام زیاد آن موجب كاربرد در ساخت قطعات هواپیما ، سفینه فضایی ، لوازم نظامی و جراحی شده است. آلیاژهای تیتانیم دار فلز اصلی ساختمان هواپیمای مافوق صوت را تشكیل می دهد . تیتانیوم بر خلاف نیكل در پزشكی بسیار مؤثر عمل می كند ، علاوه بر این با توجه به خواص بسیار خوب مكانیكی برای اصلاح دندان های كج و همچنین ترمیم استخوان های آسیب دیده كاربرد فراوان دارد.

بررسی تحقیقات خواص بالینی آلیاژ Ni-Ti چگونگی كنترل مقاومت در مقابل خوردگی و عوامل خارجی مؤثر بر این آلیاژ را نشان می دهد.

  ادامه دارد...

منبع:raskhon- samairan-wikipedia- metallurg- biomedical