Teoria ed applicazioni delle leghe a memoria di forma

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CuZnAI CuAINi Temperatura di Fusione, deg. C 950-1020 1000-1050 Densità, g/cm3 7.64 7.12 Resistività, micro-ohms*cm 8.5 to 9.7 11 to 13 Conducibiltà Termica, W*cm*deg.C 120 30 to 43 Capacità Termica, J/Kg*deg. C 400 373 to 574 Modulo di Young, GPa Fase Beta 72 85 Martensite Yield Strength, MPa 80 80 Fase Beta 350 400 Martensite 80 130 Ultimate Tensile Strength, MPa 600 500 to 800 Temperature di Trasformazione, deg. C
5 Esempi di applicazioni commerciali Le applicazioni delle leghe a memoria di forma sono ormai presenti nei campi più diversificati: dalle connessioni nei circuiti idraulici degli aerei, ai dispositivi di fissaggio dei circuiti stampati, agli interruttori elettrici in dispositivi di sicurezza, ai sensori e/o attuatori. Non ultime tutte le applicazioni in campo biomedicale, dagli impianti dentali e ortopedici alla strumentazione biomedicale. Si citano qui le applicazioni più consolidate e in uso nei paesi più industrializzati, distinguendo le applicazioni che sfruttano l'effetto memoria di forma, catalogate sotto le dizioni recupero vincolato e attuatori, da quelle che sfruttano la superelasticità. 5.1 Recupero vincolato Il recupero di forma vincolato è la modalità operativa sfruttata negli accoppiatori, nelle connessioni di fissaggio, nei connettori elettrici. Normalmente per applicazioni di questo tipo vengono utilizzate leghe a memoria di forma ad una via, in quanto i pezzi, una volta installati, restano costantemente in esercizio. I vantaggi di tali accoppiatori su altri in competizione sono l'eccezionale riproducibilità, l'assenza di perdite e i bassi costi di installazione. Inizialmente essi venivano trasportati alla temperatura dell'azoto liquido nello stato espanso e venivano installati tramite semplice riscaldamento a temperatura ambiente. Più recentemente sono state sviluppate leghe per giunti che possono essere deformati a temperatura ambiente e installati tramite riscaldamento a 200 °C. Tali accoppiatori sono stati ampiamente usati in ambienti marini e in impianti industriali. Un tipico esempio dell’utilizzo delle leghe a memoria di forma come accoppiatore è rappresentato dagli anelli UniLok ® prodotti dalla Intrinsic Devices Inc. (San Francicsco, CA). Fig. 5.1: anelli UniLok ® Questi anelli, studiati per essere applicati nei campi più svariati, vengono applicati sui pezzi che devono essere uniti e poi riscaldati. Tipicamente si ha un inizio di trasformazione, e quindi di diminuzione del diametro, a circa 50 °C. Se l’anello non è vincolato, ossia non è presente un substrato resistente all’interno dell’anello, si ottiene una trasformazione del 100% già a 100 °C. Se il substrato presenta una alta resistenza si può dover scaldare l’anello fino a 165 °C. La trasformazione avviene in tempi molto brevi, massimo 5 secondi, così che non occorre restare per molto tempo alla temperatura di trasformazione. 29
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