Slitiny s jevem tvarové paměti na bázi Ni-Ti-X, typy, vlastnosti a použití

Jiří Kapraľ

Bachelor's thesis

Ni-Ti-X based shape memory alloys, types, properties and application

Anotácia:

Tato bakalářská práce si klade za cíl představit moderní technický materiál, kterým je slitina s tvarově paměťovým jevem na bázi intermetalické sloučeniny NiTi, tzv. Nitinol. Uvedeny budou základní typy projevů tvarové paměti a jejich charakteristiky. Podstata tvarově paměťového jevu zde bude pouze nastíněna, protože úplné vysvětlení jeho fyzikálně-chemické podstaty je nad rámec této práce, a navíc je stále předmětem vědeckého bádání. Důraz je zde kladen především na možnost tvorby ternárních systémů, resp. legování dalšími prvky, zejména pak mědí, niobem, hafniem a wolframem, a to za účelem získání materiálů slibných užitných vlastností. Taktéž bude popsán proces průmyslové výroby Nitinolů. Protože vlastnosti slitin s tvarově paměťovým jevem silně závisí na přesném chemickém složení, budou zde zmíněny výhody i nevýhody jednotlivých metod tavení, zejména pak bude vyzdvižena metoda vakuově indukčního tavení. Rovněž bude zmíněna důležitá metoda DSC. Uvedeny budou konkrétní průmyslové aplikace součástek z Nitinolu, např. ve spojovací technice nebo v medicíně, přičemž bude nastíněn původ vynikající biokompatibility Nitinolů. Nakonec bude provedeno metalografické zpracování vzorků vybraných experimentálních slitin na bázi NiTi.

Abstract:

The object of this bachelor’s work is to introduce Nitinol, a modern technical material made of a shape memory alloy based on a NiTi intermetallic compound. The basic types of shape memory behavior and their characteristics are mentioned. The basics of the shape memory effect are only outlined because a full description of its physical and chemical principles is too extensive for this work, furthermore, it is still an object of scientific research. The work is focused on a possibility of creation of ternary systems, or more precisely alloying with other elements, mainly with copper, niobium, hafnium and wolfram. The object is to acquire new materials with promising usable characteristics. The process of industrial production of Nitinols is described here as well. The characteristics of shape memory alloys depend highly on the precise chemical composition. For that reason, pros and cons of each melting method are mentioned and, above all, the method of vacuum induction melting is highlighted. The important DSC method is mentioned here, too. Some concrete industrial applications of Nitinol parts, for example in connecting technologies or in medicine, are mentioned, whereas the origin of the superior biocompatibility is outlined. At the end, there is metallographic processing of testing samples of selected experimental alloys based on NiTi shown.

Keywords

NiTi, tvarově paměťový jev, slitina s tvarově paměťovým jevem, ternární systém Ni-Ti-X, vakuově indukční tavení, metoda DSC, biokompatibilita, metalografie, shape memory, Shape Memory Alloy (SMA), ternary system Ni-Ti-X, Vacuum Induction Melting (VIM), DSC technique, biocompatibility, metallography

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ivo Szurman
• Oponent: Petr Štěpán

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava

Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství

Bachelor programme / odbor:
Materiálové inženýrství / Neželezné kovy a speciální slitiny