Nitinol (nikel va titandan tashkil topgan ikkilik qotishma) xotira qotishmasini o’rganish.
Turdiyev Abbosxon Baxtiyor o’g’li
Islom Karimov nomidagi Toshkent davlat texnika universiteti Olmaliq filiali 4-bosqich talabasi.
Annotatsiya: Maqolada xotiraga ega qotishma nitinolning yaratilish tarixi, uning ajoyib xususiyatlari, ishlatilish sohalari va bu qotishmani olish texnologiyasini o’rganish.
Kalit so’zlar: Titan, nikel, nitinol qotishmasi, shakl xotira xususiyatlari, koroziyon qarshilik, super elastiklik, deformatsiyalanish, dastlabki holatga qaytish.
Xotira qotishmasini shakllantirish haqida gap ketganda, ko'p odamlar uning nomi haqida eshitgan. U qanchalik deformatsiyalanmasin, ma'lum bir haroratgacha qizdirilgandan so'ng, u sehrli tarzda asl holatiga qaytishi mumkin.
Dunyoda shakli xotira qotishmalarini o'nlab turlari topilgan. Nitinol eng qadimgi ishlab chiqilgan va eng amaliy qotishma materiallaridan biridir. Nitinol deb ham ataladigan nikel titanium metall qotishma bo'lib, bu erda ikkita element taxminan teng atom foizlarida mavjud. Nikelning vazn foiziga ko'ra turli xil qotishmalar nomlanadi; masalan, nitinol 55 va nitinol 60. Qotishma tarkibidabi metallar fozi nikelda 55 dan 60 gacha va titanning foizi 40 dan 45 gacha bo’ladi.[1]
Fizik xususiyatlari
Tashqi ko'rinishi: bu yorqin kumush metall.
Zichlik ushbu qotishmaning zichligi 6,45 gm/cm3
Erish nuqtasi: uning erish nuqtasi 1310 atrofida.
Yakuniy kuchlanish kuchi: ushbu materialning yakuniy kuchlanish kuchi 754 va 960 MPa orasida.
Odatda cho'zilishi: 15,5 foiz
Odatda rentabellik kuchi: yuqori haroratda 560 MPa; past haroratda 100 MPa Taxminiy elastik modul: yuqori haroratda 75 GPa; past haroratda 28 GPa.[2]
Tarixi "Nitinol" so'zi uning tarkibi va kashfiyot joyidan olingan: (nikel Titanium-Naval Ordnance laboratoriyasi). Uilyam J. Buehler, Frederik E. Vang 1959 yilda Naval Ordnance laboratoriyasida olib borilgan tadqiqotlar davomida uning xususiyatlarini kashf etdi. Buehler defotmatsiya va issiqlik ta'sir kuchiga qarshi tura oladigan yaxshiroq raketa burun konusini yasashga harakat qilar edi. Nikel va titanning 1:1 qotishmasi bu ishni bajarishi mumkinligini bilib, 1961 yilda u laboratoriya boshqaruvi yig'ilishida namunani taqdim etdi. Akkordeon singari buklangan namuna atrofga uzatildi va ishtirokchilar tomonidan egildi. Ulardan biri yengilroq namuna trubkasi issiqlikni tasir ettirganda va barchani ajablantiradigan narsa, akkordeon shaklidagi chiziq qisqarib, avvalgi shaklini oldi. Nitinol uchun potentsial dasturlar darhol amalga oshirilgan bo'lsa-da, qotishmani tijoratlashtirish bo'yicha amaliy harakatlar o'n yildan keyin amalga oshirildi. Ushbu kechikish asosan qotishmani eritish, qayta ishlash va qayta ishlashning favqulodda qiyinligi bilan bog'liq edi. Hatto bu sa'y-harakatlar ham moliyaviy qiyinchiliklarga duch keldi, ular 1980-yillarga qadar osonlikcha engib o'tilmadi, bu amaliy qiyinchiliklar nihoyat hal etila boshlandi.[3]
Nitinol qotishmalari ikkita bir biriga chambarchas bog'liq va noyob xususiyatlarni namoyish etadi: shakl xotirasi effekti va superelastiklik (psevdoelastiklik deb ham ataladi). Shakl xotirasi-nitinolning bir haroratda deformatsiyaga uchrashi, tashqi kuch chiqarilganda deformatsiyalangan shaklda qolishi, so'ngra "transformatsiya haroratidan yuqori haroratda qizdirilganda asl, deformatsiyalanmagan shaklini tiklash qobiliyati."Superelastiklik-bu metallning katta deformatsiyalarga uchrashi va tashqi yukni olib tashlaganidan so'ng darhol shakllanmagan shakliga qaytishi. Nitinol oddiy metallarga qaraganda 10-30 baravar deformatsiyalanishi va asl shakliga qaytishi mumkin. Nitinol shakl xotirasi effekti bilan harakat qiladi yoki super elastiklik uning transformatsiya haroratidan yuqori bo'lishiga bog'liq. Transformatsiya harorati ostida u shakl xotirasi effektini namoyish etadi va bu haroratdan yuqori darajada o'zini super elastik tutadi. Nitinol tarkibining haroratga ta'siri. Asl "ota-ona shakli" ni yaratish uchun qotishma joyida ushlab turilishi va taxminan 500 oC ga qadar qizdirilishi kerak. Ushbu jarayon odatda shaklni sozlash deb ataladi.[4] Nitinolda superelastiklik deb ataladigan ikkinchi ta'sir ham kuzatiladi. Bu ta'sir martensitni bosimni qo'llash va sovutish orqali hosil bo'lishining bevosita natijasidir. Shunday qilib, ma'lum bir harorat oralig'ida ostenitga bosim qo'llash mumkin, bu esa martensit hosil bo'lishiga olib keladi va shu bilan birga shaklini o'zgartiradi. Bunday holda, bosimni (tashqi ta’sir) olib tashlash bilanoq, nitinol o'z-o'zidan asl shakliga qaytadi. Yuqori haroratlarda nitinol interpenetratsion oddiy kub tuzilishi deb ataladi. Ostenit (shuningdek, ota-ona fazasi sifatida ham tanilgan). Past haroratlarda nitinol o'z-o'zidan martensit (qiz fazasi) deb nomlanuvchi murakkabroq monoklinik kristalli tuzilishga aylanadi.[5]
Ishlab chiqarish
Nitinolni juda qattiq kompozitsion nazorat va titanning ulkan reaktivligi tufayli ishlab chiqarish juda qiyin. Titanning kislorod yoki uglerod bilan birikadigan har bir atomi NiTi panjarasidan o'g'irlangan atom bo'lib, tarkibini o'zgartiradi va transformatsiya haroratini pasaytiradi. Bugungi kunda ikkita asosiy eritish usuli qo'llaniladi. Vakuumli yoyni qayta eritish (VAR) xom ashyo va suv bilan sovutilgan mis urish plitasi orasidagi elektr yoyini urish orqali amalga oshiriladi. Eritish yuqori vakuumda amalga oshiriladi va qolipning o'zi suv bilan sovutilgan misdir. Vakuumli induksion eritish (VIM) xom ashyoni tigelda (odatda uglerod) isitish uchun o'zgaruvchan magnit maydonlar yordamida amalga oshiriladi.
Bu yuqori vakuumda ham amalga oshiriladi. Ikkala usul ham afzalliklarga ega bo'lsa-da, zamonaviy sanoat vakumli induksion eritish pechlarini afzal ko’radi, chunki deformatsiyaga chidamliligi yuqori bo'lishiga olib kelishi isbotlangan.[6]Xulosa Ushbu maqolani yozish uchun motivatsiya ikki xil bo’lib. Birinchidan, Ti-Ni tarkibli qotishmalari eng muhim amaliy shakli xotira qotishmalari (SMA) bilan zo'r mexanik xususiyatlari. Nitinol qotishmasini yaralishi ayniqsa tibbiyot sohasida sezilarli rivojlanishni ko’rsatdi va yurak-qon tomir minimal invaziv interventsion terapiyada muvaffaqiyatli qo'llanilgan. Hozirgi vaqtda jarrohlik choklar, miya anevrizmasi kliplari, kontratseptiv halqalar, sun'iy yuraklar, mikro nasosli sun'iy buyraklar klinik sinovlarga o'tkazildi. Bu esa qotishmaning inson salomatligida o’ziga hos o’nri borligini ko’rsatdi. Albatta bunday nayob qotishmalar olishni mahalliylashtirish zarur deb hisoblayman.
Foydalanilgan adabiyotlar
1. https://medium.com/@lisazhang8568/what-is-nitinol-and-where-is-nitinol-used-d8e943925872
2. https://www.chemistrylearner.com/nitinol.html#google_vignette
3. Withers, Neil. "Nitinol". Chemistry World. Royal Society of Chemistry. Retrieved 29 January 2018.
4. "Fabrication & Heat Treatment of Nitinol". memry.com. 2011-01-26. Retrieved 2017-03-28.
5. Otsuka, K.; Ren, X. (2005). "Physical Metallurgy of Ti-Ni-based Shape Memory Alloys". Progress in Materials Science. 50 (5): 511–678. CiteSeerX 10.1.1.455.1300. doi:10.1016/j.pmatsci.2004.10.001.
6. Urbano, Marco; Coda, Alberto; Beretta, Stefano; Cadelli, Andrea; Sczerzenie, Frank (2013-09-01). The Effect of Inclusions on Fatigue Properties for Nitinol
