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Cómo funcionan las aleaciones con memoria de forma (SMA)


Las aleaciones con memoria de forma (SMA) son una clase única de aleaciones que tienen la capacidad de "recordar" su forma y pueden volver a esa forma incluso después de doblarse.



Las aleaciones con memoria de forma muestran dos estructuras o fases cristalinas distintas. La temperatura y las tensiones internas (que juegan un papel en la súper elasticidad) determinan la fase en la que se encontrará la SMA.


La martensita existe a temperaturas más bajas y la austenita existe a temperaturas más altas. Cuando un SMA está en forma de martensita a temperaturas más bajas, el metal se puede deformar fácilmente en cualquier forma. Cuando la aleación se calienta, pasa por una transformación de martensita a austenita. En la fase austenita, el metal con memoria "recuerda" la forma que tenía antes de deformarse. A partir del gráfico de estrés frente a temperatura a continuación, se puede ver que a bajo estrés y baja temperatura, existe martensita. A mayor temperatura y mayor estrés, existe austenita.


Las aleaciones con memoria también demuestran grandes tasas de superelásticidad. Por ejemplo, los armazones de anteojos se encuentran en una fase de martensita. Doblar los brazos por la mitad (a temperatura ambiente) introduce un cambio de fase en el doblez a austenita. La austenita no es estable a temperatura ambiente, y debido a que los sistemas siempre buscan estados de energía más bajos, la austenita volverá a la fase de martensita y para hacer esto, el brazo debe doblarse hacia atrás.



El metal de memoria más común se llama NiTinol, que consta de partes iguales de níquel y titanio. 


La siguiente tabla muestra las aleaciones que tienen efectos de memoria de forma.

La temperatura de transferencia de memoria es la temperatura a la que el metal o aleación con memoria cambia a la forma original que tenía antes de la deformación. Esta temperatura puede ser muy precisa, dentro de 1 o 2 grados de la temperatura deseada.

Formación

El calentamiento es la única forma en que la mayoría de los metales con memoria conservan su forma original. Dado que el calor es la propiedad que determina la forma del metal, el calor es la primera propiedad que se utiliza para manipular la formación. Si una aleación se somete al mismo calentamiento y deformación, la aleación comenzará a adquirir un entrenamiento bidireccional. El tratamiento para un alambre de NiTinol es, por ejemplo:


1. El alambre es trabajado en caliente / frío (estirado) en un 3% cuando está en la fase de martensita

2. Luego, el alambre se calienta hasta un acabado de austenita (AF) para recuperar su forma.

3. Luego, el alambre se enfría a martensita


Las temperaturas de transferencia de memoria pueden alterarse por ligeros cambios en la composición y por ligeros cambios en el tratamiento térmico.

Fuente: depts.washington



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