Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением



Скачать 31.17 Kb.
Дата27.04.2013
Размер31.17 Kb.
ТипДокументы

УДК 535(06)+004(06)

Н.Н. СИТНИКОВ, А.В. ШЕЛЯКОВ

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ С ЭФФЕКТОМ ПАМЯТИ ФОРМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ
Работа посвящена разработке микромеханических устройств управления оптическим излучением на основе сплавов TiNiCu с эффектом памяти формы, полученных методом сверхбыстрой закалки из расплава. Исследовано влияние утонения аморфных лент методом электрохимической полировки и их последующей динамической кристаллизации на структурные и термодеформационные свойства сплавов. Показана возможность создания микроманипулятора с обратимым изменением формы.
В последнее время показана эффективность использования сплавов, обладающих эффектом памяти формы (ЭПФ), для создания устройств управления оптическим излучением – пространственно-временных модуляторов света, волоконно-оптических модуляторов света, оптических затворов и т.д. [1, 2]. С целью миниатюризации оптических устройств, создания микро- и наноустройств на основе таких сплавов становится актуальным получение тонкомерных ультрамелкозернистых материалов.

Быстрозакаленные сплавы системы TiNi-TiCu, полученные методами спиннингования расплава или планарного литья, зарекомендовали себя весьма перспективным материалом с ЭПФ для создания различного рода термочувствительных устройств [3]. Особенностью таких сплавов с большим содержанием меди является то, что при скоростях охлаждения около 106 °С·с–1 данные сплавы могут быть получены в аморфном состоянии в виде ленты толщиной 30-60 мкм. Стандартная изотермическая термообработка сплавов приводит к формированию микрокристаллической структуры и проявлению ярко выраженного ЭПФ. Для создания микромеханических устройств требуются более тонкие ленты с ультрамелкой зеренной структурой. Целью данной работы было исследование влияния утонения аморфных лент методом электрохимической полировки и их последующей динамической кристаллизации на микроструктуру и термодеформационные характеристики сплавов.

В качестве объекта исследования была выбрана быстрозакаленная лента из сплава Ti50Ni25Cu25 толщиной 32 мкм и шириной 1,5 мм. Образцы ленты утонялись с помощью электрохимической полировки с использованием электролита «PLS-3» на основе тиомочевины и серной кислоты с комплексообразующими добавками, изготовленного компанией «Техноком АС». Приложенное напряжение и плотность тока составляли 5 В и 30-50 мА/см2, соответственно, при рабочей температуре 20°С. Образцы аморфной ленты подвергались полировке в течение 40-50 мин с уменьшением их толщины до 10-12 мкм.

Утоненные образцы ленты были кристаллизованы специальным методом динамической кристаллизации одиночным импульсом электрического тока с варьируемой длительностью.
Для обеспечения тепловой энергии, необходимой для нагрева сплава до температуры кристаллизации, использовалось полученное в работе соотношение, связывающее плотность тока J и длительность t импульса тока:
где ρV – удельная плотность аморфного сплава, ρ – удельное электросопротивление, C – удельная теплоемкость, ΔT – температурный интервал от исходной температуры до температуры кристаллизации.

Микроструктура сплава изучалась с помощью ПЭМ JEM 2100. Электронно-микроскопические исследования показали, что динамическая кристаллизация аморфного сплава Ti50Ni25Cu25 импульсами длительностью 300-900 мкс приводит к значительному измельчению кристаллической структуры, сопровождающееся образованием наноразмерных мартенситных пластин (20-60 нм).

Образцы микромеханических устройств были изготовлены из утоненных наноструктурированных лент с помощью метода фокусированных ионных пучков на установке Strata FIB 201 компании FEI. На примере изготовленного макета микроманипулятора с подвижной частью размером 0,9х5х20 мкм, способного совершать контролируемые обратимые угловые перемещения, продемонстрирована возможность использования наноструктурированных сплавов TiNiCu для создания миниатюрных устройств управления оптическим излучением.

Работа выполнена при частичной поддержке программы «У.М.Н.И.К.».
Список литературы

1. Шеляков А.В., Каменщиков А.А // Научная сессия МИФИ-2007. Сборник научных трудов. М., Т.З. : Фотоника и информационная оптика. 2007. С.94.

2. Chronis N., Lee L.P. // Journal of Microelectromechanical Systems. 2005. V.14. Issue 4. P.857.

3. Shelyakov A.V., Larin S.G., Ivanov V.P., et al. // J. Phys. IV France. 2001. V.11. Pr8-547.


Похожие:

Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconНаноструктурированные сплавы с эффектом памяти формы для оптических устройств
Проведено комплексное исследование структурных и термодеформационных свойств сплавов. На основе разработанного сплава изготовлен...
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconПовышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconЛокальная кристаллическая структура сплавов с эффектом памяти формы на основе ti-Ni
Методом рентгеновской спектроскопии поглощения (exafs) исследованы особенности локального окружения Ni и Cu в четырехкомпонентных...
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconПрименение имплантатов с эффектом «памяти» формы для формирования пишеводных соустий при операциях по поводу рака желудка
Методические рекомендации предназначены для интернов, клинических ординаторов, врачей-хирургов и онкологов
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconЭффект памяти формы
Эффект восстановления формы деформированного образца в результате обратного мартенситного превращения при нагреве называется эффектом...
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconПрименение имплантатов из наноструктурированного сплава никелида титана с эффектом памяти формы в современной стоматологии
В. С. Афонина1, Н. И. Борисенко2, Р. М. Гизатуллин2, Д. В. Гундиров3, В. С. Калашников1, В. В. Коледов1, Е. П. Красноперов3, В. Г....
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconСтруктурные и технологические закономерности формирования поверхностных наноструктурированных слоев из материалов с эффектом памяти формы плазменным напылением механоактивированных порошков
В настоящей работе приводятся результаты исследования по формированию на сталях поверхностных наноструктурированных слоев из материалов...
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconМоделирование структур метастабильных состояний в сплавах с эффектом памяти формы на основе niAl и NiTi

Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconПроект № V. Ii-9: «Компьютерный дизайн новых материалов»
Целью данного проекта является разработка новых методов дизайна материалов и их применение для предсказания новых материалов (а сверхтвердых,...
Применение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением iconУниверсальный контейнер
Может быть выполнен из различных материалов и иметь разнообразные формы. На транспорте наибольшее применение получили так называемые...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org