آلیاژ Alloy

آمیخته‌ای از دو یا چند فلز است که از ذوب کردن آنها به نسبت‌های مختلف به‌دست می‌آید. مانند فولاد، ورشو، برنج و مفرغ.
آلیاژهای جادوئی، برای صنایع تکنیکی: قطعه سیمی را که از آلیاژ معینی ساخته شده به‌طور اتفاقی خم می‌کنیم. اگر این آلیاژ در معرض شعله کبریت قرار بگیرد، به شکل اولیه خود برمی‌گردد و حتی پس از سرد شدن هم این فرم را حفظ می‌کند. در حالی‌که دیگر تغییر شکل‌های فلزی برگشت‌‌پذیر نیستند. آلیاژهائی که به ”آلیاژهای حافظه“ معروف شده‌اند، قادر هستند شکل اولیه خود را ”به خاطر بیاورند“.
اینگومولر، استاد ترمودینامیک دانشگاه پلی‌تکنیک برلن، تئوری گرافیکی تنظیم نموده که می‌تواند این فرآیندها را توضیح بدهد، و این موفقیت او باعث شده که یکی از جوایز تشویقی ۳ میلیون مارکی (مارک آلمان) در سال ۱۹۸۸ به وی تعلق بگیرد. این جوایز توسط برنامه گوتفرید ویلهلم لایب نیتس اعطاء می‌شود که چندی پیش در سال ۱۹۸۶ توسط سازمان پژوهش‌های آلمان پایه‌گذاری شد.
آلیاژهائی که از خود کیفیت ”حافظه“ نشان می‌دهند. در صورتی‌که در معرض دمای مشخصی قرار داده شوند، در منطقه شبکه‌های بلوری خود تحت یک تغییر فاز قرار می‌گیرند. چنانچه این آلیاژها بالاتر یا پائین‌تر از سطح معینی حرارت ببینند یا سرد شوند، در ساختار داخلی آنها تغییری حاصل می‌شود. از این‌رو، این فلزات ویژگی‌های جدیدی می‌یابند، زیرا بنا بر یکی از اصول بنیادی در علم فلزات، ساختار داخلی یک ماده، تعیین‌کننده طبیعت ویژه آن است. در دماهای پائین، آلیاژهای حافظه، ساختار شبکه‌ای مارتنسیک martensic (ماده فلزی سخت و شکننده‌ای که از آهن و دو درصد کربن تشکیل یافته و جزء اصلی فولاد می‌باشد) را از خود ظاهر می‌نمایند. این ساختار متشکل از متوازی‌الاضلاع‌هائی است که قدری به سمت راست یا چپ متمایل شده‌اند. توزیع آماری ذراتی که در طرف راست یا چپ قرار می‌گیرند، یکسان است: مانند ترازوئی که به حالت تعادل رسیده. در هر دو طرف تعداد مساوی از ”دوقلوهای“ مارتنسیک وجود دارد.
با این وجود، اگر پرفسور مولر این قطعه از سیم را خم کند، این تعادل میانه از بین می‌رود. به‌منظور ایجاد تغییر شکلی در هر یک از جهت‌های ذکر شده، ذرات بیشتری باید در آن سمت به‌خصوص جمع شوند تا در سوی دیگر، بدین‌ترتیب، یکی از دوقلوها بر دیگری غلبه می‌کند و سیستم می‌تواند وضعیت پایدار قبلی خود را از نو به‌دست آورد. اگر بخواهیم تشبیه ترازو را دوباره به‌کار ببریم، وقتی یک کفه ترازو پائین می‌رود، که کفه طرف دیگر بالا آمده باشد. فلزات طبیعی، تا زمانی‌که دوباره خم نشده‌اند، به همان شکل جدید باقی می‌مانند، اما آلیاژهای حافظه این‌طور نیستند. اگر سیم را حرارت دهیم، ذرات مایل هستند به ساختار شبکه‌ای چدن آستنایت austenite دست پیدا کنند. ذرات می‌کوشند تا مستطیل‌شکل شوند، بدین‌معنی که در مرکز ترازو تجمع می‌کنند. زیرا یک مستطیل عادی وضعیت مابین یک متوازی‌الاضلاع چپ‌سو و راست‌سو را به خود می‌گیرد. این تغییر فاز تنها در صورتی‌ میسر است که ذرات بر موانع انرژی غلبه کنند، چه در غیر این‌صورت این سه انرژی آنها را قویاً در وضعیت جهت‌های ویژه‌شان نگاه می‌دارد. انرژی حرارتی که از یک کبریت مشتعل حاصل می‌شود، ذرات را در تلاششان یاری می‌دهد و مارتنسایت‌های قبلی به‌ نوبت در می‌نیمم انرژی فاز چدن، در مرکز ترازو تجمع می‌کنند. به این ترتیب سیستم دوباره تعادل خود را باز می‌یابد.
به محض آنکه این وضعیت فرا برسد، ذرات بیش از این در هر یک از دو سو قرار نمی‌گیرند، این به این مفهوم است که طول کلی لبه به همان میزان کمتر می‌شود که از برابری ساختارهای انتهائی: یعنی مارتنسایت‌های راست و چپ، نتیجه می‌شد. نتیجتاً سیم دقیقاً به همان شکل اولیه‌اش برمی‌گردد. اما این واقعیت که ساختار میکروسکپی آن با ساختار قبلیش یکسان نیست، در نظر مشاهده‌گر نامعلوم باقی می‌ماند.
وقتی سیستم سرد می‌شود، فاز چدن دوباره ناپایدار می‌گردد. ذراتی که مسلماً هیچگاه بدون حرکت نبوده‌اند، و دائماً در حالی‌که در مرکز ترازو تجمع کرده بودند، جنبش داشته‌اند، بار دیگر به‌طور مساوی در دو سوی وضعیت مارتنسایت توزیع می‌گردند. در این شرایط، قطعه سیم نه تنها شکل (اولیه‌اش) بلکه ساختار شبکه‌ای اولیه‌اش را هم از نو به‌دست می‌آورد.
فلزات حافظه هم‌اکنون در تولیدات صنعتی به‌کار می‌روند. این فلزات در ساخت سکان‌هائی با حجم کم و مکانیزم‌های کنترل مورد استفاده دارند و از میان کاربردهای فراوان آن می‌توان به باز و بسته کردن میله‌های سرپوش در پشت دستگاه تهویه هوا و ونتیلاتورها اشاره نمود. در طراحی اعضاء مصنوعی بدن که به‌عنوان مثال برای اصلاح شکستگی فک به‌کار می‌رود، هنگامی‌که فلزات با دمای بدن انطباق بیایند، منقبض می‌شوند. در تکنولوژی ماهواره‌ها، فلزات حافظه قادر هستند راهگشای سلول‌های خورشیدی و آنتن‌ها باشند یا در زمینه مکانیزم‌های اتصالات و قفل محموله‌های حمل‌ونقل به‌کار روند.

منبع : مطالب ارسال شده