داڕشتەی شێوە بیرمەند

داڕشتەی شێوە بیرمەند (بە ئینگلیزی: Shape-memory alloy) کە شێوەی کورتکراوەکەی بە ئینگلیزی دەبێتە SMA. SMA جۆرێکە لە جۆرەکانی ماددەی زیرەک کە توانای ھەیە شێوەکەی بیر بمێنێ دوای ئەوەی کە توشی چەمانەوە بوو بە ھۆی گەرمکردنێکی موناسیب شێوەکەی دەگەڕێتەوە سەر شێوەی یەکەمجار. ئەم ماددانە بەدیلێک دەبن لەبری بزوێنەرە کلاسیکیەکان وەک ماتۆڕی کارەبایی. داڕشتە شێوە بیرمەند لە زۆر شوێندا بەکار دەھێنرێن وەک ڕۆبۆت، تەکنەلۆژیای فڕین، بەکارھێنانی لە بواری پزیشکی دا وەک تەلی ددان بۆ ڕاست کردنەوەی ددان.^[١]

ئەم جۆرە ماددانە کە بەلای کەمەوە لە دوو ماددەی جیاواز پێک دێن توانایان ھەیە کە دوای قوپان و گۆڕانی شێوەکەیان تەنھا بە گەرم کردن بگەڕێنەوە سەر شێوەی سەرەتاییان. بەناوبانگترین جۆرەکانی داڕشتەی شێوە بیرمەند بریتین لە (copper-aluminum-nickel) و (nickel-titanium NiTi). ھەروەھا چەند داڕشتەیەکی تریش ھەن کە پێکدێن لە مس و زێڕ و ئاسن و… ھتد. گەرچی ھەندێ لە داڕشتەکان لە نرخدا ھەرزانترن بەڵام NiTi بە ھۆی توانای باشتر و سیفەتی برزتر زۆرتر بەکار دەھێنرێت.

تایبەتمەندی لاستیکی ڕەھا superelasticity

مێژوو

سیفەتی داڕشتەی شێوە بیرمەند لە سەدەی بیستەم دۆزرایەوە و دوای دۆزینەوەی NiTi ناسراو بە نیتینۆڵ ئەم داڕشتەیە کەوتە بواری پیشەسازیەوە. یەکەم ڕاپۆرت کە ئاماژە بە دۆزینەوەی سیفەتی شێوە بیرمەند بکات دەکەوێتە ناو دەیەی ١٩٣٠. لە ساڵی ١٩٣٢ زانایان Otsuka و Wayman و Arne Ölander، سیفەتی سوپەر ئێلاستیسیتیان لە داڕشتەی زێڕ و کادمیۆم (Au-Cd)دۆزیەوە.^[٢]

پێکھاتەی بلووری

لە ڕاستیدا گشت ماددەیەک شێوە بیرمەند پێویستە دوو شێوە بلووری جیاوازی ھەبێ لە دۆخی ڕەقی دا. لە ئێستادا بۆ گشت داڕشتەیەکی دوانی ھێڵکاریەک ھەیە بەناوی ھێڵکاری دۆخ (Phase diagram)کە زانیاری لەبارەی بڕی پێکھاتەکانی داڕشتە و پلەی گەرمی گۆڕینی دۆخەکە دەردەکەوێت. شێوەی بلووری لە پلەی گەرمی بەرزدا پێی دەگوترێ ئەوستێنایت (austenite)و لە پلەی گەرمی نزمدا پێیدەگوترێ مارتێنسایت (martensite).

دروستکردن

ئەم جۆرە داڕشتە کانزاییە بە چەندین شێوە بەرھەم دەھێنرێت. بەشێوەیەکی گشتی بۆ ئەم مەبەستە سود لە ھاڕاو یا تۆزی کانزا وەردەگیرێت چونکە دەکرێ بە ڕێژەیەکی گونجاو کێش بکرێت و دوای تێکەڵ کردنێکی موناسیب لە فڕنێک کە پێشتر بەتاڵ کرابێت لە ھەوا بتوێندرێتەوە. بەتاڵ کردنی ھەوا بۆ ئەوەیە کە ماددەی مەبەست لەگەڵ گازی دەوروبەر وەک ئۆکسیژێن و کاربۆن کارلێک نەکات و بە پاکی بمێنێتەوە.^[٣] دواتر بۆ دڵنیایی زۆرتر لە تێکەڵ بونی ماددەکان بە شێوەیەکی یەکسان چارەسەری گەرمی (heat treatment) بۆ دەکرێت لە پلەیگەرمی خوار توانەوە.^[٤]

تایبەتمەندییەکان

ھەریەک لە داڕشتەی پێکھاتوو لە مس (Cu) و نیتینۆڵ (NiTi) زۆرترین بەکارھێنانی ئەندازیارینان ھەیە لەم بوارەدا. وە بە ھەر قەبارەیەک دەشێ بەکار بێت. لە تایبەتمەندیەکانی ئەم داڕشتانە دەشێت ئاماژە بکردێت بە وەرگرتنەوەی شێوەی سەرەتایی دوای گەرمکردنیان، جیڕیەکی بەرز و توانای کپ کردنی لەرەلەر.

داڕشتەی شێوە بیرمەند کە شێوەکەی دەگەڕێتەوە شێوەی سەرەتایی خۆی

ماندوویی لە پەیکەر و لە ئیشکردن

ئەم داڕشتەیە پاش بەکار ھێنانی بۆ چەند جارێک توشی ماندویەتی دەبێت. ماندویەتی دوو شێوەی ھەیە، یەکێکیان بە ھۆی پەیکەری ماددەکەوەیە و ئەوی ترییان لەدەست دانی شێوە بیرمەندییەتی. کاتێک لۆدێک دەخرێتە سەر ئەم ماددانە درزی زۆر بچوکی مایکڕۆسکۆپی تێ دەکەوێ کە دوای ماوەیەک ئەم درزانە گەورە دەبن و دەگەنە قۆناغی شکان. ھەڵبەت ئەم کێشەیە توشی گشت ماددەیەک دەبێت و تایبەت نیە تەنھا بەم جۆرە لە مادانە. شێوەی دووەمیان ئەوەیە کە دوای بەکارھێنانی چەند جارە تایبەتمەندیەکانی وەک شێوە بیرمەندی لەدەست دەدات.

بەکارھێنان

ئەم ماددانە لە زۆر بواری پیشەسازی و پزیشکی و زانستیدا سودی لێبینراوە. لە خوارەوە چەند نمونەیەک باس دەکرێت:

فڕۆکەوانی و بەکارھێنانی بۆ بۆشایی ئاسمان

ئەم داڕشتەیە سودی لێدەبینرێ لە دروست کردنی ئینجێکتەری سوتەمەنی فڕۆکە. ھەروەھا بۆ سوڕاندنی بەشێک لە باڵی فڕۆکە.^[٥]

ئۆتۆماتیک

دەشێت لەم مەواددە لە دروست کردنی ئۆتۆماتیک سودیان لێوەربگیرێت. بۆ نمونە بۆ فێنک کردنەوەی مەکینەی ئۆتۆمبیل. دەشێت لە ناو ڤۆڵڤێک دا دوو سپرینگ لە جنسی ستیل و نیتینۆڵ دابنرێت کە بە ئاڕاستەی پێچەوانی یەکتر بجوڵێن و بەرپرس بن لە داخستن و کردنەوەی ڕێڕەوی ڤۆڵڤەکە. ئەم ڤۆڵڤە بە جۆرێک لار دەکات کە لە پلەی گەرمی نزمدا سپرینگی دروست کراو لە ستیل توانای زاڵ بوونی ھەیە بەسەر نیتینۆڵ (لە لە فەیزی مارتێنسایتە)، بەم ھۆیەشەوە ڤۆڵڤەکە داخراوە و ھیچ مادەیەکی فێنک کەرەوە بەناوی دا تێناپەڕێت. بەڵام لە پلەی گەرمی بەرز دا فەیزی نیتینۆڵ لە مارتێنسایتەوە دەگۆڕێت بۆ ئەوستێنایت و توانای کشانی لە ستیلەکە بەرزتر دەبێتەوە و بەم ھۆیەشەوە ڤۆڵڤەکە دەکاتەوە. بە تێپەڕ بوونی ماددەی فێنک کەرەوە وردە وردە مەکینەکە سارد دەبێتەوە و لە پلەیەکی موناسیب بە گۆڕینی فەیزی ئەوستێنایت بۆ مارتێنسایت، سپرینگی ستیلەکە دوبارە با سەر نیتینۆڵەکەدا زاڵ دەبێتەوە و دەریچەی ڤۆڵڤەکە دادەخاتەوە.

ڕۆبۆت

بەکار دێت وەک بزوێنەر کە پێویستی بە قەبارەیەکی کەمتر دەبێت لە چاو بزوێنەرەکانی تر.

پێکھاتەی بینا

گەرچی تێچوی بەکارھێنانی ئەم ماددەیە زۆرە بۆ بەکارھێنانی لەم پیشەسازیە، بەڵام تایبەتمەندیەکی سەرسوڕھێنەری ھەیە لە پاراستنی بینا لەبەرامبەر بومەلەرزە.

پەیوەنی دوور ئەندێش (Telecommunication)

پزیشکی

تەلی ددان و بەکارھێنانی وەک بەستنەوەی شکاوی دوو بەکارھێنانی گرنگن لەم بوارەدا.^[٦]

ئامێری بینایی

بە ھۆی سیفەتی لاستیکی ئاسی بەرز، ئەم ماددانە سودیان لێدەبینرێ لە دروست کردنی چوارچێوەی چاویلکە کە توانای بەرگەگرتنی ھەیە بۆ گۆڕینی شێوەکەی بە بێ شکان یا خود گۆڕینی شێوەکەی.^[٧]

نەشتەرگەری

لە نەشتەرگەری بەتایبەتی بوری شکان سود لە سیفەتی سوپەر ئێلاستیسیتی ئەم ماددەنە وەردەگرن و شوێنە شکاوەکە بە ھۆی ئەم ماددەوە وێک دێتەوە. بە ھۆی ئەو ھێزە بەردەوام و نەگۆڕەی ئەم ماددەیە ئێسکەکان دەرفەتی باشتریان دەبێ بۆ تەداوی کردنەوەی خۆیان و خێرا بوونی پڕۆسەکە.^[٨]

بەکارھێنانی تەلی ددان کە لە داڕشتەی شێوە بیرمەند دروست کراوە

ددان

پزشکەکان لە زووەوە سودیان لە تەلی ددان وەرگرتوە بۆ ڕاست کردنەوەی ددانی ناڕێک. بە پێی دۆزینەوەی تایبەتمەندی نوێ لە مەوادی تازەدا جۆری تەلەکان گۆڕاوون. بۆ نمونە ستیل یەکێک بوو لەو ماددانەی کە بە ھۆی ژنگ نەگرتن بەکار ھێنراوە لەم بوارەدا. بەڵام لە ئێستادا داڕشتەی شێوە بیرمەند وەک NiTi بەکاردێت چونکە توندیەکەی کەمتر و باشتر لەگەڵ جەستەی مرۆڤدا دەگونجێ. ھەروەھا بە ھۆی سیفەتی (super elasticity)دەتوانێ مەودایەکی زۆرتر پاڵ بە ددانەکەوە بنێت بە ھێزێکی نەگۆڕ. ئەم سیفەتانە یارمەتی نەخۆش دەدات کە کەمتر سەردانی پزشک بکات.^[٩]^[١٠]

ئامێری پێشکەوتوو

ئەم داڕشتەیە بەکار دێت لە ھەندێ ئامێری پێشکەوتوو، وەک باسکی ڕۆبۆت کە سود لە بزوێنەری نیتینۆڵ وەردەگرترێت بۆ جوڵە پێکردنی پەنجەکان.^[١١]

ماددەکان

چەند خانەوادەیەکمان ھەیە کە ئەم تایبەتمەندیەیان ھەیە. بۆ نمونە نیتینۆڵ (Nitinol or NiTi) بەناوبانگترینیانە کە توانای گەڕانەوەی دەگاتە نزیک ٨٪. زۆرێک لە توێژەرەن ئیشیان لەسەر ئەم خانەوادەیە کردوە بۆ گۆڕینی پلەی گەرمی گۆڕینی فەیز (Phase transformation temperature)، گۆڕینی نەرمی و پێدانی چەند تایبەتمەندیەکی تر. زیاد کردنی توخمێکی تر بە ڕێژەیەکی دیاری کراو، چارەسەری گەرمی (Heat treatment), تەکنیکی دروست کردن و چەندین شتی تر کە بەکار دەھێنرێن بۆ گۆڕینی سیفاتی ئەم جۆرە ماددانە.^[١٢] دووەم بەربڵاوترین جۆری داڕشتەی شێوە بیرمەند بریتیە لە خانەوادەی مس (Cu-base) کە لە نرخ دا ھەرزانترە لە نیتینۆڵ.^[١٣]

ئەمانەش ببینە

سەرچاوەکان

^ Jani, J. M. , Leary, M. , Subic, A. , & Gibson, M. A. (2014). A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Materials & Design (1980-2015), 56, 1078-1113.
^ . ١٦ی تشرینی یەکەمی ٢٠١٨ https://en.wikipedia.org/wiki/Shape-memory_alloy. {{cite web}}: پارامەتری |title= ونە یانیش واڵایە (یارمەتی)
^ Karaca, H. E. , Acar, E. , Ded, G. S. , Saghaian, S. M. , Basaran, B. , Tobe, H. ,... & Chumlyakov, Y. I. (2015). Microstructure and transformation related behaviors of a Ni45. 3Ti29. 7Hf20Cu5 high temperature shape memory alloy. Materials Science and Engineering: A, 627, 82-94.
^ Kök, M. , & Aydogdu, Y. (2012). Effect of heat treatment on the physical properties of Ni–Mn–Ga alloy. Thermochimica acta, 548, 51-55.
^ Hartl, D. J. , & Lagoudas, D. C. (2007). Aerospace applications of shape memory alloys. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 221(4), 535-552.
^ Gil, F. J. , & Planell, J. A. (1999). Effect of copper addition on the superelastic behavior of Ni‐Ti shape memory alloys for orthodontic applications. Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials, 48(5), 682-688.
^ Zider, R. B. , & Krumme, J. F. (1988). U.S. Patent No. 4,772,112. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
^ Krumme, J. F. (1984). U.S. Patent No. 4,485,816. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
^ Greninger, A.B. and V.G. Mooradian, Strain transformation in metastable beta copper-zinc and beta copper-Ti alloys. AIME TRANS, 1938. 128: p. 337-369.
^ Ölander, A. , An electrochemical investigation of solid cadmium-gold alloys. Journal of the American Chemical Society, 1932. 54(10): p. 3819-3833.
^ Laurentis, K. J. D. , & Mavroidis, C. (2002). Mechanical design of a shape memory alloy actuated prosthetic hand. Technology and Health Care, 10(2), 91-106.
^ Dagdelen, F. , Kok, M. , & Qader, I. N. (2019). Effects of Ta Content on Thermodynamic Properties and Transformation Temperatures of Shape Memory NiTi Alloy. Metals and Materials International, 1-8.
^ Qader, I. N. , Kök, M. , & Dağdelen, F. (2019). Effect of heat treatment on thermodynamics parameters, crystal and microstructure of (Cu-Al-Ni-Hf) shape memory alloy. Physica B: Condensed Matter, 553, 1-5.

[1] Jani, J. M. , Leary, M. , Subic, A. , & Gibson, M. A. (2014). A review of shape memory alloy research, applications and opportunities. Materials & Design (1980-2015), 56, 1078-1113.

[2] . ١٦ی تشرینی یەکەمی ٢٠١٨ https://en.wikipedia.org/wiki/Shape-memory_alloy. {{cite web}}: پارامەتری |title= ونە یانیش واڵایە (یارمەتی)

[3] Karaca, H. E. , Acar, E. , Ded, G. S. , Saghaian, S. M. , Basaran, B. , Tobe, H. ,... & Chumlyakov, Y. I. (2015). Microstructure and transformation related behaviors of a Ni45. 3Ti29. 7Hf20Cu5 high temperature shape memory alloy. Materials Science and Engineering: A, 627, 82-94.

[4] Kök, M. , & Aydogdu, Y. (2012). Effect of heat treatment on the physical properties of Ni–Mn–Ga alloy. Thermochimica acta, 548, 51-55.

[5] Hartl, D. J. , & Lagoudas, D. C. (2007). Aerospace applications of shape memory alloys. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 221(4), 535-552.

[6] Gil, F. J. , & Planell, J. A. (1999). Effect of copper addition on the superelastic behavior of Ni‐Ti shape memory alloys for orthodontic applications. Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials, 48(5), 682-688.

[7] Zider, R. B. , & Krumme, J. F. (1988). U.S. Patent No. 4,772,112. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

[8] Krumme, J. F. (1984). U.S. Patent No. 4,485,816. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

[9] Greninger, A.B. and V.G. Mooradian, Strain transformation in metastable beta copper-zinc and beta copper-Ti alloys. AIME TRANS, 1938. 128: p. 337-369.

[10] Ölander, A. , An electrochemical investigation of solid cadmium-gold alloys. Journal of the American Chemical Society, 1932. 54(10): p. 3819-3833.

[11] Laurentis, K. J. D. , & Mavroidis, C. (2002). Mechanical design of a shape memory alloy actuated prosthetic hand. Technology and Health Care, 10(2), 91-106.

[12] Dagdelen, F. , Kok, M. , & Qader, I. N. (2019). Effects of Ta Content on Thermodynamic Properties and Transformation Temperatures of Shape Memory NiTi Alloy. Metals and Materials International, 1-8.

[13] Qader, I. N. , Kök, M. , & Dağdelen, F. (2019). Effect of heat treatment on thermodynamics parameters, crystal and microstructure of (Cu-Al-Ni-Hf) shape memory alloy. Physica B: Condensed Matter, 553, 1-5.

[١]

[٢]

[٣]

[٤]

[٥]

[٦]

[٧]

[٨]

[٩]

[١٠]

[١١]

[١٢]

[١٣]