Header Page 1 of 89.

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan nội dung bản luận án này là công trình nghiên cứu của tôi, các số liệu và
kết quả là trung thực chưa từng được công bố ở công trình nào hoặc cơ sở nào khác dưới dạng
luận án.

Footer Page 1 of 89.


Header Page 2 of 89.

ii

LỜI CẢM ƠN
Tác giả uận án xin ch n thành cảm ơn các Th y giáo
iệu và

án kim oại Viện

hoa h c và

ô giáo ộ môn

ơ h c vật

thuật vật iệu Viện Đào tạo Sau Đại h c,

Trường Đại h c Bách Khoa Hà Nội và các đ ng nghiệp đ tạo m i đi u kiện thuận ợi


Thanh

Footer Page 2 of 89.


Header Page 3 of 89.

iii

MỤC LỤC
Đ

................................................................................................................... i
........................................................................................................................ ii

............................................................................................................................ iii
UV

V T T T.......................................................... vii

1. ác từ viết tắt ......................................................................................................... vii
ác k hiệu............................................................................................................. vii
NG BIỂU......................................................................................... ix
Đ T

............................................................................ x

Đ U ............................................................................................................................... 1
do ựa ch n đ tài ................................................................................................ 1

iTi xốp

ng phương pháp thiêu kết thông thường và

thiêu kết trong chân không .................................................................................... 13
hế tạo vật iệu iTi xốp
hế tạo vật iệu

iTi xốp

ng phương pháp hợp kim hóa cơ h c............. 13
ng phương pháp phản ứng nhiệt độ cao tự lan

truy n ..................................................................................................................... 14

Footer Page 3 of 89.


Header Page 4 of 89.

iv
hế tạo vật iệu iTi xốp

ng phương pháp thiêu kết xung plasma ......... 15

hế tạo vật iệu iTi xốp

ng phương pháp p nóng đẳng t nh................ 15

ựa ch n phương pháp và đ xu t sơ đ công nghệ chế tạo vật iệu

nh hưởng của x
ơ sở

nhiệt .......................................................................... 30

thuyết phương pháp S S chế tạo vật iệu ............................................ 31
iới thiệu chung v phương pháp S S ....................................................... 31
hiệt động h c và t nh n đ nh của phương pháp S S .............................. 33
ác thông số công nghệ ảnh hưởng đến phản ứng S S ............................. 38
ch thước hạt an đ u của hỗn hợp ột các ch t phản ứng ............... 38
Sự n n chặt hỗn hợp ột an đ u của các ch t phản ứng .................... 45
nh hưởng của hàm ượng ch t pha o ng .......................................... 46
hiệt độ nung sơ ộ ............................................................................. 48
hương pháp m i

a k ch hoạt phản ứng ........................................... 50

uá tr nh hoạt hóa cơ h c hỗn hợp ột an đ u .................................. 52
ết uận chương ............................................................................................... 53
V T

T

U ........................................ 55

hương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 55
hương pháp xác đ nh thành ph n pha của vật liệu .................................... 55
hương pháp xác đ nh độ xốp vật iệu đóng ánh và độ xốp sản ph m nhận
được sau phản ứng SHS ........................................................................................ 56


ph c v quá tr nh chế tạo m u vật iệu iTi xốp .......................... 65

ết uận chương ............................................................................................... 66
U

T

V T

US UĐ

iTi X

........... 67

Vật iệu an đ u .................................................................................................. 67
ột i và Ti an đ u ................................................................................... 67
4.1.2. Tính toán phối liệu ...................................................................................... 68
4.1.3. Hoạt hóa cơ h c/trộn đ ng đ u hóa thành ph n. ......................................... 68
p đóng ánh và nung sơ ộ ....................................................................... 70
4.2. Phản ứng SHS ..................................................................................................... 71
Trường hợp các m u hỗn hợp ột ch được trộn đ ng đ u hoạt hóa cơ h c
với thời gian tMA < 1,5h ......................................................................................... 71
4.2.1.1. Hiện tượng ........................................................................................... 71
4.2.1.2. Kết quả phân tích thành ph n pha........................................................ 73
Trường hợp các m u hỗn hợp bột an đ u được hoạt hóa cơ h c trong thời
gian tMA  1,5h) ..................................................................................................... 78
4.2.2.1. Hiện tượng ........................................................................................... 78
4.2.2.2. Kết quả phân tích thành ph n pha........................................................ 80
4.2.3. Độ xốp, hình thái lỗ xốp sản ph m vật iệu iTi sau phản ứng SHS.......... 83

U iTi X

V S

................................................................................................ 93

ác t nh ch t cơ h c của vật iệu iTi xốp chế tạo

ng phương pháp SHS – MA

.................................................................................................................................... 93
5.1.1. Các tính ch t cơ h c của vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp S S

– MA không x lý nhiệt ........................................................................................ 93
5.1.
–

ác t nh ch t cơ h c của vật iệu
có x

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp S S

nhiệt .............................................................................................. 97


Footer Page 6 of 89.


Header Page 7 of 89.

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
1. C
Nitinol:

ợp kim iTi Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory)

SHS:

hản ứng nhiệt độ cao tự an truy n Se f-propagating High-temperature

Synthesis)
ợp kim hóa cơ h c

MA:

echanica

oying)

Thiêu kết ch n không Vacuum Sintering)

VS:



ng Melting Injection Mold)

MA:

oạt hóa cơ h c Mechanical Activation)

EDX:

h

tán sắc n ng

ượng tia

ơn-ghen (Energy Dispersive X-ray

Spectroscopy)
SEM:

nh hiển vi điện t qu t Scanning

ectron

XRD:

h nhi u xạ tia ơn-ghen (X-ray Diffraction)

DSC:



Md :

Song tinh

actenxit iến dạng

Ms:

hiệt độ ắt đ u

actenxit

Mf:

hiệt độ kết th c

actenxit

Footer Page 7 of 89.

icrocopy)


Header Page 8 of 89.

viii

As:


A f :

hiệt độ kết th c chuyển iến ustenit khi có tải tr ng tác d ng)

Mf:

ng su t ắt đ u chuyển iến

actenxit ở nhiệt độ xác đ nh)

Ms:

ng su t kết th c chuyển iến

actenxit ở nhiệt độ xác đ nh)

Af:

ng su t ắt đ u chuyển iến ustenit ở nhiệt độ xác đ nh)

As:

ng su t kết th c chuyển iến ustenit ở nhiệt độ xác đ nh)

T:

hiệt độ t a ra của phản ứng

Tc:


hiệt dung riêng

:

T tr ng

V:

Tốc độ an truy n sóng cháy tốc độ cháy)

E:

ng ượng hoạt hóa cho phản ứng

R:

ng số kh

tưởng

D0:

ệ số khuếch tán

Deff:

ệ số khuếch tán hiệu d ng

r0:


ết quả so sánh độ xốp sản ph m vật iệu siêu đàn h i

iTi xốp do đ tài uận

án thực hiện với các công ố trước đ y s d ng phương pháp S S) ............................. 109
So sánh sự khác nhau giữa các phương pháp chế tạo vật iệu iTi xốp .......... 111

Footer Page 9 of 89.

ch thước các miếng đệm

x có mặt phẳng song song.............................. 118

ch thước các miếng đệm

x có mặt phẳng không song song................... 118

ch thước các miếng đệm

. ..................................................................... 118


Header Page 10 of 89.

x

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Tháp chuông với các dây ch ng và ứng x của vật iệu siêu đàn h i n n sắt. ..... 6
Hình 1.2. Giản đ trạng thái Ni – Ti. .................................................................................... 7
nh c u tr c tế vi của vật iệu NiTi xốp ............................................................... 9


trong đi u kiện th nghiệm Việt am .............................................................. 17
Đường cong ứng su t – biến dạng của vật liệu siêu đàn h i............................... 19
ha

iTi c u tr c

ustenit

và pha

iTi c u tr c

actenxit

9’ trong các

vật liệu siêu đàn h i. ............................................................................................................ 20
iểu di n hiệu ứng nhớ hình của vật liệu siêu đàn h i thể hiện quá tr nh iến
dạng song tinh

actenxit khi ch t tải. ................................................................................. 21

iểu di n hiệu ứng nhớ hình của vật liệu siêu đàn h i khi nung nóng không tải.
............................................................................................................................................. 22
Nhiệt độ chuyển biến pha khi có tải.................................................................... 22
Đường ch t tải của hiệu ứng siêu đàn h i. .......................................................... 23
Biểu đ ứng su t – biến dạng siêu đàn h i. ........................................................ 24
iểu đ ứng su t – biến dạng – nhiệt độ của vật liệu nhớ hình NiTi. ................ 25
Giản đ pha và hai đường tải tr ng siêu đàn h i. ............................................... 26


già ở nhiệt độ

iTi xốp chế

-

và phương pháp S với các độ xốp khác nhau các m u hóa

 trong

h r i àm nguội trong nước đá). .......................................... 30

nh hưởng của x

nhiệt đến nhiệt độ chuyển pha của vật iệu siêu đàn h i

NiTi...................................................................................................................................... 31
nh hưởng của x

nhiệt đến giới hạn

n và ứng su t ắt đ u chuyển iến

pha của vật iệu siêu đàn h i iTi. ...................................................................................... 31
Hình 2.16. iểu đ nhiệt độ – thời gian trong phản ứng SHS ............................................ 32
Hình 2.17.

ô h nh chế độ cháy lan truy n và cháy đ ng thời trong các phản ứng SHS. . 34
ối quan hệ entanpy – nhiệt độ của các ch t phản ứng và sản ph m trong các

nh 2.23. nh hưởng của t tr ng đóng ánh và nhiệt độ nung sơ ộ đến t tr ng của sản
ph m vật iệu iTi nhận được sau phản ứng S S T
nh 2.24.

: t tr ng

thuyết) .................... 46

nh hưởng của t tr ng đóng ánh và nhiệt độ nung sơ ộ đến tốc độ an

truy n sóng cháy khi chế tạo vật iệu iTi

ng phương pháp S S ................................... 46

nh hưởng của t tr ng đóng ánh đến nhiệt độ cháy của khối p ở nhiệt độ
nung sơ ộ Tp = 200 khi chế tạo vật iệu iTi

ng phương pháp S S. ........................ 47

nh hưởng của t tr ng đóng ánh đến nhiệt độ m i
SHS khi chế tạo vật liệu compoz t
Hình 2.27.

g–Al2O3 .................................................................... 47

ối quan hệ của nhiệt độ cháy và thời gian m i

tương đối trong quá tr nh chế tạo iên kim Ti
Hình 2.28. Đ th


Hình 3.1.

Hình 3.2. Kính hiển vi điện t qu t ph n xạ trường Hitachi S-4800.................................. 57
áy

Hình 3.3.

TS 8 9

d ng để xác đ nh các tính ch t cơ h c cơ ản của vật liệu NiTi

xốp ...................................................................................................................................... 59
Thiết

ph n t ch nhiệt vi sai S

ett er To edo ........................................... 60

n điện t Scientech với độ ch nh xác

–4

g. ................................................... 61

Hình 3.6.

áy trộn tang trống do nhóm nghiên cứu thiết kế chế tạo. ................................ 61

Hình 3.7.


Ni-Ti ch được trộn hoặc hoạt hóa cơ h c trong thời gian tMA = 0÷1,5h): .......................... 72
Hình 4.6. M u phản ứng S S ở nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 600C (hỗn hợp bột kim oại iTi an đ u không được hoạt hóa cơ h c). ........................................................................... 72

Footer Page 12 of 89.


Header Page 13 of 89.
Hình 4.7.

xiii
nh SEM mặt cắt vật iệu

iTi chế tạo

ng phương pháp phản ứng S S ở

nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 600C (hỗn hợp bột Ni-Ti an đ u không được hoạt hóa cơ h c).
............................................................................................................................................. 73
Hình 4.8. Ph XRD m u th nghiệm sau khi m i l a ở nhiệt độ Tp = 550C (bột ch được
trộn) ..................................................................................................................................... 74
Hình 4.9. Ph XRD m u th nghiệm sau khi m i l a ở nhiệt độ Tp = 550C (bột hoạt hóa
1,0h) ..................................................................................................................................... 75
Hình 4.10. Ph XRD của m u vật iệu

iTi chế tạo

ng phương pháp SHS ở nhiệt độ

nung sơ ộ Tp = 600C (hỗn hợp bột không được hoạt hóa cơ h c). .................................. 76
Hình 4.11. uá tr nh hình thành pha NiTi b ng phản ứng khuếch tán ở trạng thái rắn. .... 77


ng phương pháp S S ở

nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 500C (hỗn hợp bột được hoạt hóa cơ h c). ............................... 82
Hình 4.18. Mặt cắt và mặt g y sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp

SHS–MA. ............................................................................................................................ 83
Hình 4.19. Mặt cắt (d c và ngang) sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp

SHS – MA ở các nhiệt độ nung sơ ộ Tp > 550C. ............................................................. 84
Hình 4.20. Mặt cắt d c sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp S S – MA

ở các nhiệt độ nung sơ ộ Tp < 550C. ................................................................................ 85
Hình 4.21. Mặt cắt ngang sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp S S –

iTi xốp chế tạo

ng phương pháp

SHS – MA ở nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 400C. ................................................................... 87
Hình 4.25.

nh SEM mặt g y ngang sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương

pháp SHS – MA ở nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 250C. .......................................................... 87
Hình 4.26.

nh SEM mặt g y ngang sản ph m vật iệu

iTi xốp chế tạo

ng phương

pháp SHS – MA ở nhiệt độ nung sơ ộ Tp = 300C. .......................................................... 88
Hình 4.27. uan hệ giữa độ xốp trung

nh của sản ph m vật iệu siêu đàn h i iTi xốp và

nhiệt độ nung sơ ộ Tp chênh ệch dao đông trong khoảng

) ................................... 89

nhiệt) ................................................................................................................................... 95
Hình 5.4. Đường cong ứng su t – biến dạng m u vật iệu

iTi độ xốp

chưa x

nhiệt) ................................................................................................................................... 95
nh ch p các m u vật iệu iTi xốp sau khi th n n chưa x
6.

nh S

mặt g y m u vật iệu

iTi xốp sau khi n n

nhiệt) .......... 96

phá hủy chưa x

nhiệt) ................................................................................................................................... 96
Hình 5.7. Đường cong ứng su t – biến dạng m u vật iệu

iTi độ xốp 55% sau quá trình

x lý nhiệt ở nhiệt độ Tn = 500C, thời gian x lý tn = 4h. ................................................. 98
Hình 5.8. Đường cong ứng su t – biến dạng m u vật iệu

iTi độ xốp 47% sau quá trình

3.

nh ch p các m u vật iệu siêu đàn h i

iTi xốp được x

nhiệt sau khi th

n n .................................................................................................................................... 101
Hình 5.14. Chuyển biến thuận từ Austenit  Mactenxit của vật liệu siêu đàn h i n n iTi
........................................................................................................................................... 102
Hình 5.15. Ph X

sản ph m vật iệu iTi xốp sau khi biến dạng 3,5%. ..................... 103

Hình 5.16. Ph XRD sản ph m vật iệu iTi xốp sau khi b biến dạng phá hủy. ............ 103
Hình 5.17.

ết quả ph n t ch

S sản ph m vật iệu siêu đàn h i

iTi xốp được chế tạo

b ng phương pháp S S sau quá tr nh n n phá hủy m u. .................................................. 105
Hình 5.18. Đường cong ứng su t – biến dạng m u vật iệu
nhiệt) sau khi x

chưa x



ng phương pháp phản ứng SHS). .................. 110

So sánh đường cong ứng su t – iến dạng của m u vật iệu siêu đàn h i
xốp do đ tài uận án thực hiện với các công tr nh đ công ố

iTi

iến dạng ở nhiệt độ môi

trường) .............................................................................................................................. 113
So sánh đường cong ứng su t – iến dạng của m u vật iệu
thực hiện với các công tr nh đ công ố khi n n phá hủy m u

iTi xốp do đ tài

iến dạng ở nhiệt độ môi

trường) .............................................................................................................................. 114
Hình 5.26. So sánh đường cong ứng su t – iến dạng của m u vật iệu
ng các phương pháp khác nhau: a phương pháp S kết hợp ch t d
pháp S S–

do đ tài thực hiện; c phương pháp

iTi xốp chế tạo
ay hơi;

phương



Footer Page 16 of 89.


Header Page 17 of 89.

1

MỞ ĐẦU
L
Hiện nay trên thế giới, vật iệu NiTi (còn được g i ph biến với tên Nitinol) với các
tính ch t siêu đàn h i và hiệu ứng nhớ hình đ thu h t được r t nhi u nghiên cứu và các
nh vực ứng d ng khác nhau. Chúng g m hai hệ vật iệu: NiTi đặc và NiTi xốp.
Vật iệu

iTi đặc do đặc tính r t m m dẻo nên ch ng thường được ứng d ng dưới

dạng vật liệu y sinh trong nh vực ph u thuật tim mạch như: các thiết b bít van tâm th t,
van t m nh [43,69,52], l c Simon để l c các c c máu đông trong động mạch [43], các
stent tự giãn nở trong các mạch máu khi b co cắt hoặc b phình [52] …; trong nh vực
ch nh h nh như: các thiết b ch nh r ng [29], các thiết b nội soi
phân loại van tim nhân tạo [52]…
iệu

b ng [43]; các thiết b

goài các ứng d ng trong nh vực vật liệu y sinh, vật

iTi đặc c n được ứng d ng trong nhi u nh vực khác như: thiết b gia d ng, thiết b



Header Page 18 of 89.

2

2. M
-

ghiên cứu chế tạo vật iệu siêu đàn h i NiTi xốp b ng phương pháp phản ứng

nhiệt độ cao tự lan truy n (SHS) kết hợp với hoạt hóa cơ h c

).

- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ nung sơ ộ và thời gian hoạt hóa cơ
h c đến khả n ng phản ứng và độ xốp của hệ vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp chế tạo b ng
phương pháp S S – MA.
- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của x lý nhiệt đến các tính ch t cơ h c vật liệu
siêu đàn h i NiTi xốp chế tạo b ng phương pháp SHS – MA.

Đ
Vật liệu siêu đàn h i NiTi xốp với m c đ ch ứng d ng làm vật liệu y sinh (miếng
đệm đốt sống nh n tạo): công nghệ chế tạo và các tính ch t cơ h c.

P
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết các vật liệu siêu đàn h i.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và các công nghệ chế tạo vật liệu NiTi xốp.
- Kết hợp nghiên cứu

thuyết với thực nghiệm trên các thiết b hiện đại các phương

am đ chế tạo được

i và ột Ti độ tinh khiết 99 9 ) và àm r ảnh

mặt ột nguyên iệu đến khả n ng xảy ra phản ứng tự an

truy n và ch t ượng sản ph m vật iệu nhận được Từ đó xác đ nh được các thông số công
nghệ ch nh ph hợp với các thiết

nghiên cứu hiện có

- uận án đ đ xu t được công nghệ chế tạo vật iệu siêu đàn h i
ỗ xốp hở cao

ng phương pháp S S –

từ ột

iTi xốp có t

ệ

i và ột Ti độ tinh khiết 99 9 ) để

s d ng chế tạo các miếng đệm đốt sống nh n tạo àm ti n đ cho các nghiên cứu phát
triển tiếp theo ở Việt am v
-

nh vực vật iệu y sinh nói chung


hưởng của hoạt hóa cơ h c đến phản ứng S S và ch t ượng sản ph m vật iệu
đ được

S công ố tại

n m

ội ngh quốc tế STS

n thứ

t chức ở

iTi xốp

ng cốc Thái an

.
- uận án xác đ nh được các thông số công nghệ ch nh và mi n khảo sát để chế tạo

vật iệu siêu đàn h i iTi xốp

ng phương pháp S S – MA. Đ àm r ảnh hưởng của các

thông số công nghệ đến quá tr nh SHS – MA và các t nh ch t cơ ản của vật iệu siêu đàn
h i iTi xốp từ đó đ đưa ra chế độ công nghệ chế tạo ph hợp
ng d ng các kết quả nghiên cứu đ chế tạo th thành công hai dạng sản ph m

-


ơ

C

ơ

C

C
C
C

C
C

C

C

C

C

Kết luận
Tài liệu tham kh o
Danh mụ
ụ ụ

Footer Page 19 of 89.


iện nay có a dạng vật iệu siêu đàn h i được s d ng ph

iến hơn cả Đó à:

- Vật iệu siêu đàn h i n n đ ng.
- Vật iệu siêu đàn h i n n sắt.
- Vật iệu siêu đàn h i NiTi và n n NiTi.
1.1.1. V
Vật liệu siêu đàn h i n n đ ng (v d : Cu–Al–Ni, Cu–Zn–Al, Cu–Zr, Cu–Al–Mn,
Cu–Al–Zn–Mn, Cu–Al–Be, Cu–Al–Be–B) thu h t được r t nhi u sự quan tâm nghiên cứu
bởi khả n ng ph c h i lại iến dạng tốt, cơ t nh tốt và n i bật là khả n ng giảm ch n, giá
thành th p phương pháp chế tạo tương đối đơn giản. Ngoài ra, vật liệu này c n có ưu điểm
v tính d n điện và d n nhiệt tốt [70,76].
Tuy nhiên, những ứng d ng thực ti n của vật liệu này v n còn b hạn chế bởi độ n
đ nh nhiệt và độ b n cơ h c kém, c hạt tương đối thô đại, tính chống hóa già th p, chúng
trải qua quá trình n đ nh Mactenxit và cuối cùng m t các tính ch t đàn nhiệt. Khả n ng
ph c h i iến dạng của vật liệu siêu đàn h i đa tinh thể n n đ ng ph thuộc vào t

ệ kích

thước hạt (d) so với k ch thước m u. Thành ph n hóa h c c ng ảnh hưởng nh t đ nh đến
khả n ng ph c h i iến dạng của vật liệu siêu đàn h i n n đ ng [19].
Vật liệu siêu đàn h i n n đ ng rẻ hơn nhi u so với vật iệu siêu đàn h i

iTi ại có

thể được n u trong không khí mà không c n bảo vệ. Vật liệu này r t phù hợp để cán nóng
c n cán nguội ch được ng d ng khi thành ph n Ni th p (< 6% tr ng ượng).
Với vật liệu siêu đàn h i n n đ ng Cu–Zn k ch thước hạt r t lớn, khả n ng ph c h i
iến dạng có thể đạt trên

hợp giữa hai phương pháp

và

[

) p nóng đẳng t nh

) hoặc phối

]. Vật liệu siêu đàn h i n n đ ng được

ứng d ng trong r t nhi u nh vực. Chẳng hạn, ch ng được ứng d ng làm các d ng c
cư ng bức h i ph c như các van an toàn cháy; àm các thiết b d n động như ống nối cho
các ống Cu và Al, làm các bộ đi u ch nh theo t lệ như các van đi u khiển …[51].
1.1.2. V
Bên cạnh vật liệu siêu đàn h i n n đ ng, vật liệu siêu đàn h i n n sắt (v d : Fe–Mn–
Si, Fe–Mn–Si–Cr–Ni) c ng thu h t được sự quan tâm r t lớn của các nhà nghiên cứu trong
khoảng ba thập k g n đ y do ch ng có ti m n ng ớn trong k thuật và ch ng rẻ nh t
trong số các loại vật liệu có khả n ng đặc biệt này.

m 98

Sato và các cộng sự l n đ u

tiên phát hiện hiệu ứng siêu đàn của h i vật liệu này ở đơn tinh thể Fe–30%Mn–1%Si
(theo tr ng ượng) Sau đó hiệu ứng siêu đàn h i của hệ này tiếp t c được phát hiện ở đa
tinh thể ởi Marakumi và các cộng sự vào n m 98 [67]. Khả n ng ph c h i hoàn toàn
iến dạng của vật liệu này thường không quá 2% [38]. Vật liệu này có khả n ng àm việc,
t nh n ng gia công và t nh hàn r t tốt [21] Tuy nhiên c ng giống như vật liệu siêu đàn h i

k thuật xây dựng phòng chống động đ t cho các nhà cao t ng với nguyên lý làm việc như
trên hình 1.1; ứng d ng để h i ph c lại các vùng b g y trong kết c u c u đường cao tốc;
ứng d ng trong kết c u bê tông cốt thép dự ứng lực [46] …
ác phương pháp chủ yếu để chế tạo vật liệu siêu đàn h i hệ n n sắt g m: n u chảy,
hợp kim hóa cơ h c (MA), thiêu kết thông thường (CS) …

a.

b.
sê đ

Hình 1.1. Tháp chuông với các dây chằ

1.1.3. V

si

NT

hồi

s

[46].

NiTi

Vật iệu siêu đàn h i hệ NiTi (c n được g i với tên Nitinol – à chữ viết tắt của c m
từ Nickel Titanium Naval Ordnance Laboratory) là vật iệu t n tại chủ yếu ở pha NiTi cân
b ng nguyên t theo t lệ 50%Niken (Ni) – 50%Titan (Ti). Hiệu ứng nhớ h nh của vật iệu

nh

7
à giản đ trạng thái hệ vật iệu

i – Ti

ó thể nhận th y nhiệt độ th p

nh t để t n tại pha NiTi cân b ng v nguyên t khi tốc độ àm nguội đủ chậm ở khoảng
630

hiệt độ chảy của vật iệu ở pha

iTi à khoảng 1310C.

dưới nhiệt độ 630C, thành ph n pha của hệ vật iệu
NiTi2, Ni3Ti, Ni4Ti3 trong đó
ảng

và

hi àm nguội xuống

iTi thường bao g m các pha: NiTi,

i4Ti3 có thể coi à sự kết hợp của 2 pha NiTi2 và Ni3Ti).

thể hiện một số t nh ch t cơ h c cơ ản của vật iệu siêu đàn h i hệ NiTi


895 ÷ 1900

895 ÷ 1900

Độ dãn dài tại thời điểm phá hủy, %

≈

≈

Khả n ng ph c h i biến dạng, %

>8

>8

Hệ số oát xông

0,33

0,33

Footer Page 23 of 89.


Header Page 24 of 89.

8

Để cải thiện một số t nh ch t cơ h c của vật iệu siêu đàn h i iTi ngoài hai nguyên


khả

h

hồ

ạ

a

NiTi

độ xốp 8÷60% [71]

Giới hạn b n, MPa

200 ÷ 1000

Giới hạn chảy, MPa

5 ÷ 200

Độ giãn dài, %

1 ÷ 20

H i ph c iến dạng, %

1 ÷ 10


3) k ch thước ỗ xốp trong khoảng

a ở mức độ iến dạng

ệ ỗ

÷600m, độ

) mức độ ph c h i iến dạng cao ph c

iến dạng dưới tải tr ng đến 8 ) mô đun đàn h i th p g n

ng mô đun

đàn h i của v xương khoảng 12÷20GPa) hoặc mô đun đàn h i của xương xốp (nh hơn
3GPa) [20].
Trong thực tế với m c đ ch ứng d ng để chế tạo các miếng đệm đốt sống nh n tạo
vật iệu NiTi xốp có t chức xốp như trên h nh
một số các t nh ch t ưu việt sau:

Footer Page 24 of 89.

thường được s d ng nh m phát huy


Header Page 25 of 89.

9



h ơ

Footer Page 25 of 89.

h ấ

.

ố

h

đố số

SHS A

k

h
h

TM

độ ố
ớ

ạ

ố