Katarzyna Reclik - Doktoris

Katarzyna Reclik
Uniwersytet Śląski w Katowicach
[email protected]
Struktura i właściwości ferromagnetycznych stopów z pamięcią kształtu Ni-Co-Mn-In
Dynamiczny rozwój techniki pozwala obecnie na stosowanie rozwiązań konstrukcyjnych,
które jeszcze kilka lat temu zdawały się być niemożliwe do uzyskania. Opracowywane są
coraz to nowsze materiały inżynierskie, które wykazują lepsze właściwości oraz będą
stanowić alternatywę dla dotychczasowych, dobrze znanych materiałów. Niemalże na każdym
kroku, począwszy od sprzętów gospodarstwa domowego, komputerów, przemyśle
medycznym, i in., mamy do czynienia z miniaturyzacją urządzeń elektronicznych.
Nanotechnologia to pojęcie, które w dzisiejszych czasach nie jest nikomu obce.
Aby być na bieżąco z najnowszymi trendami techniki i zapotrzebowaniem świata na
nowatorskie i innowacyjne rozwiązania, w Instytucie Nauki o Materiałach Uniwersytetu
Śląskiego w Katowicach podjęto szereg działań i badań naukowych nad opracowaniem
materiału inżynierskiego, który w przyszłości potencjalnie posłuży do fizycznego wykonania
modelu nanonapędu z elementem wykonawczym, opartym właśnie na ferromagnetycznym
stopie wykazującym efekt pamięci kształtu Ni-Co-Mn-In (FSMA). Współcześnie w napędach
liniowych
stosowano
rozwiązania
bazujące
w
znacznej
części
na
zjawisku
piezoelektrycznym, które pomimo wielu zalet, posiada istotną wadę, jaką jest konieczność
stosowania wysokich napięć sterujących aktuatorem. Przyjmując, że uda się opracować model
nanonapędu z elementem wykonawczym, którego aktywacja zjawiska odzysku kształtu
będzie możliwa przy napięciu 1,5V, to otrzymamy urządzenie, którego sterowanie będzie
odbywać się bezpośrednio z portów mikroprocesora (standard TTL pozwala na generowanie
napięć do 5,5V). Takie rozwiązanie konstrukcyjne możliwe jest tylko i wyłącznie przy
zastosowaniu ferromagnetycznego stopu z pamięcią kształtu, dlatego też tak bardzo ważne są
prowadzone badania naukowe nad opracowaniem optymalnego materiału.
Biorąc pod uwagę ciągły i prężny rozwój przedsiębiorstw w kraju i na świecie, oraz dążenie
do coraz to mniejszych pod względem rozmiaru urządzeń, zasadne jest więc stwierdzenie, że
w najbliższym czasie będzie zapotrzebowanie na wytwarzanie także mikroaktuatorów
z FSMA wykorzystywanych w napędach liniowych o działaniu krokowym. Zatem możliwym
jest również, że na terenie województwa śląskiego wybrane przedsiębiorstwa poszerzą swoją
dotychczasową ofertę o produkcję nowatorskich i innowacyjnych nanonapędów.
Jednakże, aby możliwe było zastosowanie techniczne nowo opracowanego materiału
inżynierskiego Ni-Co-Mn-In w przemyśle, należy uprzednio przeprowadzić szereg badań
materiałoznawczych, gdyż stop w stanie po odlaniu (czyli w stanie surowym) jest kruchy
i wyjątkowo twardy, co w sposób skuteczny uniemożliwia jakąkolwiek obróbkę mechaniczną
i w tym samym fizyczne wykonanie aktuatora.
Dlatego też, zakres pracy doktorskiej mgr inż. Katarzyny Reclik związany jest
z opracowaniem założeń dobru stopów spełniających wymogi wysokiej wartości momentu
magnetycznego,
namagnesowania,
temperatur
charakterystycznych
przemiany
martenzytycznej oraz temperatury Curie (temperatury, powyżej której ferromagnetyk
gwałtownie traci swoje właściwości magnetyczne i staje się paramagnetykiem) oraz niskich
wartości naprężeń przemieszczenia granic bliźniaczych oraz fizycznym wykonaniu wytopów
o założonym składzie chemicznym. Następnie, w celu poprawy jakości i właściwości
mechanicznych badanego stopu, które w przyszłości pozwolą na wykonanie fizycznie
aktuatora (poprawią właściwości plastyczne i skrawalność), zostanie przeprowadzona
obróbka cieplna i przeróbka plastyczna o odpowiednich (uprzednio opracowanych)
parametrach. W toku pracy, na każdym z etapów zostaną przeprowadzone badania struktury
i właściwości, w tym między innymi: identyfikacja faz metodami dyfrakcji rentgenowskiej
i elektronowej, identyfikacji struktury w mikroobszarach przy użyciu transmisyjnej
mikroskopii elektronowej (TEM), wyznaczania temperatur charakterystycznych przemiany
martenzytycznej metodą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC), wyznaczania
temperatury Curie przy użyciu wagi magnetycznej, sprawdzania twardości przy pomocy
nanoindentera i in., które stanowić będą kompendium wiedzy na temat struktury
i właściwości ferromagnetycznych stopów z pamięcią kształtu Ni-Co-Mn-In. Zbadanie
struktury i wybranych właściwości opracowanych materiałów pozwoli również na
dokładniejsze określenie innych, potencjalnych możliwości zastosowań technicznych wyżej
wymienionych ferromagnetycznych stopów z pamięcią kształtu.