در حالیکه مارتنزیت در دماهای پائین و تنش های بالا پایدار بوده و مسئول ایجاد رفتار حافظه شکلی است و ساختار بلوری این فاز مونوکلینیک می باشد، فاز مارتنزیت از نوع فاز الاستیک بوده که در حقیقت لغزنده بودن و انرژی بسیار کم فصل مشترک را داراست.
اشکال مختلف فاز مارتنزیت نیز می توانند در دماهای پائین به یکدیگر تبدیل شوند و پروسه جهت گیری مجدد و یادو قلو شدگی ونشدگی^[۱۴]شکل خواهد گرفت.
درحالت بدون تنش یک آلیاژحافظه دار شکلی دارای چهار دمای مشخصه می باشد:  ، دمای آغاز حالت آستنیت ،  دمای پایان حالت آستنیت ،  دمای آغاز مارتنزیت و  دمای پایان حالت مارتنزیت. این دماهای تبدیل به عوامل مختلفی از قبیل ترکیب شیمیائی و فرایند ساخت و تا حدودی به چرخه های بارگذاری و سرعت بارگذاری بستگی دارند.
اگر دمای محیط بالاتر از  باشد ، ماده اصطلاحاً در حالت آستنیت قرار دارد و رفتار فوق الاستیک از خود بروز خواهد داد و اگر دمای محیط کمتر از  باشد، ماده اصطلاحاً در حالت مارتنزیت قرار دارد و رفتار حافظه شکلی از خود بروز خواهد داد.
نمودار شکل ۲-۷ زمانی را نشان می دهد که ماده در حالت بدون تنش قرار داشته و تحت بار گرمائی قرار می گیرد.
تا زمانی که ماده به دمای  نرسیده است ، به صورت کاملاً مارتنزیت است. زمانی که به  می رسد تبدیل فاز از مارتنزیت به آستنیت آغاز می شود تا به دمای بالاتر از  و به سمت  برود. سرانجام زمانی که به دمای  می رسد ، تبدیل فاز پایان پذیرفته و ماده به حالت کاملاً آستنیت در می آید. در تبدیل معکوس ، زمانی که ماده تحت کاهش دما قرار می گیرد ، تا زمانی که ماده به دمای  نرسیده است ، در حالت کاملاً آستنیت قرار دارد . وقتی به دمای  می رسد ، کریستال های آستنیت شروع به تبدیل شدن به مارتنزیت می کنند و زمانی که ماده به  می رسد ، تبدیل از آستنیت به مارتنزیت کامل شده است. در تبدیل معکوس ، در دمای بین  و  ، ماده به صورت ترکیبی از آستنیت و مارتنزیت می باشد. حالت مارتنزیت می تواند هم توسط دما و هم توسط تنش ایجاد شود.
شکل ۲-۷: اثر دما روی رفتار فازی نیتینول
۲-۳-۲: نحوه انتقال فازهای آلیاژهای نیتینول
نحوه انتقال فازها مطابق شکل ۲-۸ می باشد.
شکل ۲-۸: پروسه انتقال فاز برگشت
۲-۳-۲-۱:انتقال فاز برگشت یا معکوس (تبدیل مارتنزیت به آستنیت) ^[۱۵]
همانطور که از شکل (۲-۸) مشخص است ، زمانی که بارگذاری خارجی (مثل تنش محوری) به یک نمونه مارتنزیتی وارد می شود یک مقدار بحرانی تنش وجود دارد که در آن چرخش متغیرهای (واریانت های) مارتنزیتی شروع می شود. اعمال بار پس از تغییر جهت کامل متغیرهای مارتنزیتی سبب ایجاد تغییرشکل های ارتجاعی نمونه می شود که پس از باربرداری فقط کرنش های الاستیک بازیابی گردیده و کرنش پسماند بزرگی باقی می ماند ، به عبارت دیگر زمانی که دمای ماده کمتر از  باشد ، به علت پایدار بودن مارتنزیت در دماهای پائین پس از باربرداری به آستنیت تبدیل نمی شود که موجب بر جای گذاشتن کرنش پسماند می شود . این کرنش پسماند نیز با اعمال دمای بالاتر از  ، به طور کامل حذف شده و نمونه به شکل تغییر شکل نداده اولیه خود باز می گردد و این شکل در خلال سرد کردن نمونه با دمائی پائینتر از  ثابت نگاه داشته می شود. از آنجائیکه این مواد شکل اولیه خود را به خاطر داشته و قادرند پس از اعمال دما به شکل اولیه خود بازگردند مواد حافظه دار شکلی نامیده شده اند.(شکل های ۲-۹ و ۲-۱۰)
قابل توجه است که انرژی آزاد شده در طول باربرداری به طور قابل توجهی کمتر از انرژی ورودی در هنگام بارگذاری است. بنابراین در حالت مارتنزیت (در دمای ثابت) ظرفیت میرائی و توان استهلاک انرژی SMA زیاد است.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل ۲-۹: منحنی خاصیت حافظه شکلی
شکل ۲-۱۰ : پروسه انتقال برگشت
لازم به ذکر است که در مدت زمان روند تبدیل به فاز آستنیت تنش تا زمان تغییر جهت کامل متغیرهای مارتنزیتی عملاً ثابت می ماند.
۲-۳-۲-۲: انتقال فاز رفت یا مستقیم (تبدیل آستنیت به مارتنزیت) ^[۱۶]
زمانی که یک بارگذاری خارجی (مثل تنش محوری) به یک نمونه آستنیتی در دمای بالاتر از  اعمال می شود ، در یک مقدار تنش خاص تبدیل فاز از آستنیت به مارتنزیت آغاز می شود (زیرا فاز مارتنزیت در تنش بالا پایدارتر از فاز آستنیت است) . از زمانی که تغییر شکل در شرایط همدما شروع می شود تا زمان پایان آن تغییر تنش تغییر نسبتاً کمی پیدا می کند. هنگام باربرداری از آنجائیکه مارتنزیت بدون اعمال تنش در دمائی بزرگتر از  ناپایدار می شود ، تبدیل فاز معکوس اتفاق می افتد ، ولی مقدار تنش مربوط به تبدیل فاز معکوس از مقادیر تنش مربوط به فاز مستقیم کوچکتر می باشد.
در صورتیکه دمای ماده بالاتر از  باشد ، کرنشی که در اثر بارگذاری در ماده پدید می آید پس از باربرداری به طور کامل و فوری به صفر می رسد . این ویژگی قابل توجه که دربر گیرنده قابلیت های جذب انرژی و کرنش پسماند صفر می باشد،رفتار فوق ارتجاعی یا شبه ارتجاعی^[۱۷]نام دارد. (شکل ۲-۱۱)
اگر دمای ماده از  کمتر باشد ، تنها بخشی از مارتنزیت اعمال تنش شده مجدداً به آستنیت تبدیل می شود . مقداری کرنش پسماند در انتهای باربرداری بر جای می ماند که با حرارت دادن در دمائی بالاتر از  به حالت اولیه خود باز می گردد. این پدیده به طور کلی نیمه فوق ارتجاعی نامیده می شود.(شکل ۲-۱۲)
در این انتقال، تغییر فاز زمانی انجام می شود که انرژی مکانیکی تنش اعمال شده مساوی شود با انرژی مورد نیاز انتقال فاز.
شکل ۲-۱۱:منحنی رفتار فوق ارتجاعی آلیاژهای حافظه دار شکلی
شکل ۲-۱۲:منحنی رفتار نیمه فوق ارتجاعی آلیاژهای حافظه دار شکلی
بنابراین دو عامل در تغییر فاز دخالت دارند:
دما که باعث بروز اثر حافظه شکلی می شود و تغییر شکل ایجاد شده به وسیله تنش که اثر ابرکشسان را نتیجه می دهد.
۲-۳-۳: سایر ویژگی های تبدیل فاز
۲-۳-۳-۱: اثر سرعت بارگذاری در رفتار آلیاژهای حافظه دار شکلی
علاوه بر دما و تنش به عنوان دو فاکتور اساسی در تعیین رفتار آلیاژهای حافظه دار شکلی ، سرعت بارگذاری نیز در تعیین رفتار این آلیاژها به نحو زیر موثر است:
در بارگذاری با سرعت پائین در هنگام تبدیل فاز گرما آزاد شده و دمای ماده ثابت خواهد ماند (فرایند همدما) ولی در بارگذاری با سرعت بالا مانند بارگذاری های زلزله ماده وقت کافی برای مبادله حرارت با محیط را نخواهد داشت و گرمای نهان ماده موجب می شود که دمای نمونه تغییر کند (فرایند بی در رو)
۲-۳-۳-۲: اثر حافظه داری یک طرفه و دو طرفه
الف )اثر حافظه داری یک طرفه^[۱۸] :
در صورتیکه اثر حافظه داری فقط بعد از تغییر شکل در حالت مارتنزیتی و سپس در سیکل گرم کردن مشاهده شود به آن اثر حافظه یک طرفه گفته می شود. این بدان معنی است که در این حالت تغییر شکل ایجاد شده ، فقط با گرم کردن به حالت اولیه قبل از تغییر شکل باز می گردد و چنانچه جسم را دوباره سرد کنیم تغییری در شکل آن حاصل نمی شود این خصوصیت در شکل شماره زیر نمایش داده شده است. (شکل ۲-۱۳)
شکل ۲-۱۳:مفهوم اثر حافظه داری یک طرفه
همانطور که در تصویر مشاهده می شود ابتدا فنر در دمای  به مقدار معینی تغییر فرم داده می شود به صورتیکه تغییر فرم دائمی در آن باقی بماند حال اگر فنر تغییر فرم داده شده را تا دمای  حرارت دهیم مجدداً به شکل اولیه خود بر می گردد و در سیکل سرد شدن تا دمای  هیچگونه تغییر شکلی در فنـــر مشاهده نمی شود.
ب)اثر حافظه داری دو طرفه^[۱۹] :
برگشت پذیری به حالت اولیه خود در اثر سرد و گرم کردن آلیاژ های حافظه دار دو طرفه در بازه معینی از دما امکان پذیر است . در شکل (۲-۱۴) یک فنر با اثر حافظه دار دو طرفه به صورت باز شده در حالت آستینی و شکل جمع شده در حالت مارتنزیتی نشان داده شده است.
شکل ۲-۱۴: مفهوم اثر حافظه داری دو طرفه
همانطور که مشاهده می شود اگر فنر گرم شود باز شده و در سیکل سرد شدن مجدداً به شکل جمع شده در می آید.
باید توجه داشت که آلیاژ های حافظه دار برای اینکه اثر حافظه دار دو طرفه از خود نشان دهند نیاز به انجام عملیات ترمومکانیکی خاصی بر روی آنها می باشد . یعنی در مقایسه با اثر حافظه داری یک طرفه که ذاتی است، اثر حافظه داری دو طرفه یک خاصیت اکتسابی می باشد .
۲-۳-۳-۳:رفتار ترمومکانیکی
شکل۲-۱۵: نمودار تنش – کرنش نیتینول
نمودار تنش-کرنش نیتینول در شکل ۲-۱۵ نمایش داده شده است.
لازم به ذکر است که نمودار تنش-کرنشSMA ها در برش و پیچش همانند نمودار حالت کشش و فشار است.
۲-۳-۳-۴: تعریف خاصیت ارتجاعی کاذب
خصوصیت جالب توجه درباره منحنی تنش - کرنش درقسمت منحنی Cدر شکل (۲-۱۵)دیده می شود.به طوری که پس از حرارت دادن نمونه کمی بالاتر از درجه حرارت انتقال ، در درجه حرارت بالای  به نمونه در فاز مارتنزیت تنش وارد می شود. با افزایش مقدار تنش ، تغییر شکل نیز به صورت یکنواخت افزایش می یابد (منحنی AB). در این هنگام رفتار تغییر شکل و تنش پایداری مشاهده می شود با کاهش تنش( منحنیCD)مارتنزیت به آستینت تبدیل می شود. باید توجه داشت که برگشت پذیری انجام شده به خاطر تغییر حرارت نمونه نمی باشد و دلیل آن کاهش فشار است. این پدیده که موجب می شود آلیاژ خاصیت کشسانی نامحدود پیدا کند راخاصیت ارتجاعی کاذب می نامند.
۲-۳-۳-۵: تنش بازیافتی و نیروی محرک
در جریان تبدیل فاز برگشت ، وقتی که میله سرد شود و به فاز مارتنزیت برگردد، نیز کرنشهای پلاستیک کاملاً حذف شده اند و به حالت اولیه درخواهد آمد. در حقیقت در اثر فرایند برگشت به شکل اولیه، تنشهایی در آلیاژ تولید میشود که این تنش باعث تحریک میشود. این تنشهای حاصل شده، تنش بازیافتی خوانده می شود و بهبود توزیع تنش و کرنش،بهبود خواصی چون مدول یانگ و تنش تسلیم و توانائی کنترل رفتار سیستم، ازجمله آثار مفید تنشهای بازیافتی می‌باشد.
تنشهای بازیافتی تولیدشده به دما وابستگی دارد و همچنین بایستی توجه شود که تنشهای بازیافتی به مقدار کرنش اولیه بستگی داشته و درحالتی که آلیاژ تحت هیچگونه کرنش اولیه ای نباشد، در اثر تغییر فاز، تنش بازیافتی تولید نمی شود.
به علاوه هنگامی که محدودیت در بازیابی شکل وجود دارد این آلیاژها نیروی ارتجاعی بالائی را تولید می کنند( یعنی در فرایند برگشت به شکل به یاد مانده آلیاژ می تواند نیروی زیادی تولید کند که جهت تحریک مفید است) که این نیرو کاربرد آلیاژ را به صورت زیربیشتر می کند: