سبائك النيتينول والتيتانيوم والنيكل

الننتول، المعروف أيضًا باسم سبائك NiTi أو سبائك النيكل والتيتانيوم، عبارة عن سبيكة من النيكل والتيتانيوم ذات نسبة شبه متساوية، وتشتهر بتأثير ذاكرة الشكل والمرونة الفائقة. تكمن القيمة الأساسية للننتول في 'استعادة التشوه'. في ظل ظروف درجة حرارة معينة، يمكن أن تعود المادة إلى شكلها الأصلي؛ يمكنه أيضًا تحمل التشوه المرن الكبير والتعافي في ظل ظروف محددة. منذ طرحها في ستينيات القرن العشرين، تطورت تدريجيًا من مادة من الدرجة العسكرية إلى سبيكة رئيسية في قطاعي الهندسة الطبية والدقيقة.

يمكن إرجاع تطور الننتول إلى أوائل الستينيات. تم اكتشافه لأول مرة من قبل مختبر الذخائر البحرية الأمريكية أثناء بحثه عن مركبات بين المعادن من النيكل والتيتانيوم؛ اسم 'النيتينول' مشتق من Ni وTi ومختبر الذخائر البحرية.

في ذلك الوقت، كانت قطاعات الطيران والدفاع والهندسة الدقيقة تتطلب مواد معدنية متخصصة. في حين أن المعادن التقليدية توفر القوة والفولاذ الزنبركي يوفر المرونة، إلا أنها لم تكن قادرة على استعادة شكلها بشكل فعال عند التسخين، ولا يمكنها تحقيق التعافي من التشوهات الكبيرة داخل الهياكل الصغيرة بشكل موثوق. لقد ملأ تأثير ذاكرة الشكل والمرونة الفائقة للنتينول هذه الفجوة على وجه التحديد، حيث يمر بمرحلة انتقالية بين المرحلتين الأوستنيتي والمارتنسيتية، وبالتالي يستعيد شكله المحدد مسبقًا بعد تغيرات درجة الحرارة أو تطبيق قوى خارجية.

تُعزى قدرة الننتول على تحقيق هذه الوظيفة إلى نظام النيكل والتيتانيوم الخاص به، والذي يحتوي على نسبة متكافئة تقريبًا. مع محتوى النيكل بنسبة 54.50-57.00 في المائة والتيتانيوم الذي يشكل الباقي، تدعم هذه التركيبة سلوك تحول الطور لسبائك النيكل والتيتانيوم. تتأثر درجة حرارة ذاكرة الشكل النهائي للمادة والسلوك فائق المرونة واستقرار الكلال أيضًا بالتحكم في التركيب والعمل البارد والمعالجة الحرارية وحالة المعالجة النهائية.

في الحالة الملدنة، يتمتع الننتول بقوة شد تبلغ ≥551 ميجا باسكال واستطالة تتراوح بين ≥10-15 بالمائة. على الرغم من امتلاكها لذاكرة الشكل أو خصائص المرونة الفائقة، إلا أنها تحتفظ بمستوى معين من القوة والليونة، مما يجعلها مناسبة للتصنيع في أسلاك التوجيه والدعامات والمكونات المرنة والمشغلات الدقيقة.

في مراحله الأولى، تم استخدام الننتول بشكل أساسي في العناصر المستجيبة لدرجة الحرارة والمحركات والمكونات الهيكلية المرنة المتخصصة.

كانت النوابض التي يتم التحكم في درجة حرارتها، ومحركات ذاكرة الشكل، والمثبتات، والمشغلات الدقيقة، وهياكل إعادة الضبط الذاتي من بين مجالات التطبيق الأولى. لم يكن تركيز هذه المكونات على الحاملة التقليدية، بل على الاستفادة من قدرة المادة على استعادة شكلها استجابة للتغيرات في درجة الحرارة أو الإجهاد.

كما تم اعتماد الننتول في مرحلة مبكرة في قطاعي الطيران والهندسة الدقيقة. تتطلب مشغلات ذاكرة الشكل، وعناصر التخميد، والمكونات الهيكلية القابلة للنشر، وعناصر التحكم في درجة الحرارة، من المادة إجراء عمليات مستقرة داخل المساحات الضيقة.

تُستخدم سبائك الننتول حاليًا بشكل أساسي في القطاعات الطبية والفضاءية والهياكل الذكية والتحكم الصناعي والهندسة الدقيقة، وهي مناسبة بشكل خاص للمكونات التي تتطلب ذاكرة الشكل والمرونة الفائقة ومقاومة التعب وقدرات التشغيل الدقيقة في وقت واحد.

تشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:

الطبية: الدعامات الوعائية، والأسلاك التوجيهية، والأسلاك التقويمية، ومرشحات الوريد الأجوف السفلي، وسلال استرجاع الحجارة، وأسلاك تقوية القسطرة، وأجهزة تثبيت ذاكرة الشكل العظمية.

الفضاء الجوي: مشغلات ذاكرة الشكل، ومكونات القيادة التي يتم التحكم في درجة حرارتها، والمكونات الهيكلية القابلة للنشر، وعناصر التخميد، وآليات إعادة الضبط الذاتي الصغيرة.

التطبيقات الصناعية: النوابض التي يتم التحكم في درجة حرارتها، ومكونات الصمامات التي يتم تشغيلها حرارياً، والمشابك ذاتية الضبط، والمثبتات الذكية، ومكونات أجهزة الاستشعار.

الهندسة الميكانيكية: أسلاك قيادة الروبوتات الناعمة، والمشغلات الدقيقة، ومكونات محرك الإصبع الإلكترونية، والقابضون ذاتي الضبط، والمفاصل الآلية المرنة.

توفر شركة Sunxin سبائك Nitinol / NiTi في أشكال صفائح وقضبان وأسلاك وأنابيب، بالإضافة إلى أبعاد مقطوعة حسب الطلب.

يمكن مناقشة المتطلبات ذات الصلة مثل ASTM F2063 وASTM F2004 وASTM F2005 اعتمادًا على شكل المنتج والاستخدام النهائي. يجب تأكيد المعايير المحددة المطبقة ومتطلبات درجة حرارة المرحلة الانتقالية وشروط التسليم وعناصر الاختبار وفقًا لرسومات العميل ومواصفات الشراء والاستخدام النهائي.

المواصفات المتوفرة تشمل:

الصفائح: T0.5 – T200.0 مم، تشطيب مطحنة، الأطوال القياسية 200 / 250 / 300 مم، العرض 200 / 300 / 500 / 1000 مم، التسامح -0.0 / +1.0 مم، يتم توفيرها في حالة ملدنة أو باردة.

القضبان: Φ1.0 – Φ100.0 مم، مصقولة أو مصقولة بدقة، الطول القياسي 3 أمتار لكل قطعة، يجب تأكيد التفاوتات على أنها h6 – h9، يتم توفيرها في حالة ملدنة أو باردة.

الأسلاك: Φ0.6 – Φ3.0 مم، مصقولة أو مصقولة بدقة، الطول القياسي 1 متر لكل قطعة، يجب تأكيد التفاوتات على أنها h6 – h9، يتم توفيرها في حالة ملدنة أو باردة.

الأنابيب: القطر الخارجي 1.0-10.0 مم، القطر الداخلي 0.08-2.0 مم، مصقولة أو مصقولة بدقة، الطول القياسي 3 أمتار للقطعة الواحدة، يجب تأكيد التفاوتات على أنها h6-h9، يتم توفيرها في حالة ملدنة أو باردة.

قبل إنتاج مشاريع Nitinol / NiTi Alloy، يوصى بالتأكد من شكل المادة وحالة التسليم والأبعاد والتفاوتات والتشطيب السطحي ومتطلبات درجة حرارة انتقال المرحلة. بالنسبة للأجهزة الطبية، وأسلاك التوجيه، والدعامات، وأسلاك تقويم الأسنان، وأسلاك التشغيل ومشاريع المحركات الدقيقة، من الضروري أيضًا التأكد من تركيبة النيكل والتيتانيوم، والخواص الميكانيكية، ومتطلبات المرونة الفائقة، ومتطلبات التعب، وجودة السطح، وعناصر الفحص، ووثائق الجودة، ومتطلبات التتبع.

تم اعتماد Sunxin لأنظمة إدارة الجودة ISO 13485 وISO 9001 ويمكنها دعم إدارة الدفعات والتحكم في التتبع وتنسيق الاختبار وإدارة وثائق الجودة.