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Studio Sperimentale della trasformazione martensitica diretta e inversa della lega a memoria di forma Cu83 Al13 Ni4

Informazioni tesi

  Autore: Gianluca Capretti
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 1999-00
  Università: Università degli Studi di Roma La Sapienza
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dei Materiali
  Relatore: Brunella Verdini
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 134

Dall’esame bibliografico della produzione scientifica riguardante le leghe a memoria di forma (SMA) si può vedere come da un primo periodo in cui le SMA erano considerate soltanto divertenti curiosità, si sia giunti ad uno stadio in cui gli studi si sono sempre più approfonditi sia per quello che riguarda la trasformazione martensitica e la sua reversione, responsabili dell’effetto di memoria di forma (SME), sia per quello che riguarda il comportamento dei diversi materiali che tale effetto presentano, la loro produzione e la messa a punto dei diversi trattamenti necessari ad imprimere la memoria di forma e a permetterne l’osservazione.
La conoscenza dettagliata dell’effetto di memoria di forma e del comportamento dei materiali che presentano tale effetto ha portato alla messa a punto e produzione di un numero considerevole di leghe e a numerosi progetti di utilizzazione delle SMA sia come sensori che come attuatori.
Accanto a semplici dispositivi di facile intuizione e immediata realizzazione come giunti per la tenuta di tubazioni, o come sensori di temperatura per sistemi di sicurezza, esistono progetti più complicati come mani artificiali con numerosi gradi di libertà, antenne e pannelli solari per navicelle spaziali e quant’altro la fantasia del progettista ha saputo concepire sulla base delle conoscenze specifiche della capacità di comportamento delle SMA (v. Cap. 1 par. 1.10).
La lega NiTi è considerata la lega principe nel campo delle SMA: ha, infatti, elevate proprietà meccaniche, buona resistenza alla corrosione e biocompatibilità, presenta un buon recupero della forma per un elevato numero di cicli, e durante il recupero della forma può compiere un lavoro dell’ordine di grandezza di 1 J per grammo, può infine assumere la memoria a due vie.
Oltre alla lega NiTi, e per certi aspetti competitive con questa, molto studiate sono anche le leghe a base di rame sulle quali assai numerosi sono i lavori scientifici sia sugli aspetti termodinamici che su quelli cristallografici della trasformazione martensitica. Tali leghe non possiedono le elevate caratteristiche meccaniche della lega NiTi ne’ la buona resistenza a corrosione etc. ma sono sicuramente di più facile e quindi economica produzione, sono più facilmente lavorabili e con leghe dello stesso sistema, variandone la composizione, si possono ottenere più componenti a temperature di trasformazione diverse.
Si è ritenuto interessante prendere in esame una lega CuAlNi, il cui intervallo di temperatura delle trasformazioni fosse facilmente accessibile per l’osservazione diretta, per valutarne l’affidabilità e per mettere a confronto le caratteristiche con quelle di leghe più nobili.

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9 Capitolo 1 1. Le leghe a memoria di forma 1.1 LA TRASFORMAZIONE MARTENSITICA La trasformazione martensitica è una trasformazione strutturale del primo ordine * senza diffusione, determinata da scorrimenti tangenziali di piani atomici consecutivi. Si inizia ad una temperatura M s (fig. 1.1), si propaga nella fase genitrice e non si conclude finchØ non si raggiunge una temperatura M f < M s , poichØ la deformazione del reticolo, causata dalla trasformazione stessa, induce inevitabilmente una forte tensione nella matrice, che ostacola o arresta la nucleazione o l’ulteriore propagazione della fase martensitica. * In corrispondenza della temperatura di equilibrio delle due fasi, le grandezze fisiche che dipendono dalla derivata prima dell’entalpia rispetto alla temperatura (volume specifico, calori specifici, resistenza elettrica), presentano una discontinuità.

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