Development of Micromechanical Device on the Base of Two-Way Shape Memory Alloy Ribbon

Abstract

The aim of the present work is to fabricate and to research microgrippers (microtweezers) on the basis of the two-way shape memory effect. Ti50Ni25Cu25 alloy (at.%) produced by melt-spinning technique in the form of layered amorphous-crystalline ribbons at around 40 µm of thickness was used as the base material. The obtained structural composites were capable of executing reversible bending deformations in a heating/cooling cycle. A series of microtweezers with the gap adjustable in the range from 5 to 120 µm was fabricated. The width of the gripping parts composed was 400-500 µm and their length was from 650 to 1300 µm depending on the gap value. Optical and scanning electron microscopes were used to monitor the operation of the tweezers. It has been revealed that the response speed of the microgrippers essentially depends on the control temperature mode. The optimum control parameters provide the response time about 1 s by the operation both in the environment and in vacuum. The complete process of manipulating (gripping-holding-moving-releasing) the carbon fibers at the diameter 10 to 20 µm with using the fabricated device was demonstrated.

Особенности кристаллизации быстрозакаленных аморфных сплавов Ti-=SUB=-50-=/SUB=-Ni-=SUB=-20-=/SUB=-Cu-=SUB=-30-=/SUB=- после кручения под высоким давлением

“…В последние годы в ряде исследований было показано, что большие перспективы материалов с эффектом памяти формы могут быть в микромеханике в качестве термоприводных устройств [1][2][3][4][5]. Для большинства применений требуются тонкомерные материалы с эффектом памяти формы, обладающие узким гистерезисом фазовых мартенситных превращений в области комнатных температур [5][6][7][8]. Одним из вариантов материалов с эффектом памяти формы, удовлетворя-ющих этим требованиям, являются сплавы квазибинарной интерметаллической системы TiNi−TiCu [8][9][10].…”

“…Для большинства применений требуются тонкомерные материалы с эффектом памяти формы, обладающие узким гистерезисом фазовых мартенситных превращений в области комнатных температур [5][6][7][8]. Одним из вариантов материалов с эффектом памяти формы, удовлетворя-ющих этим требованиям, являются сплавы квазибинарной интерметаллической системы TiNi−TiCu [8][9][10]. Однако данные сплавы с высоким содержанием меди (более 20 ат.%) при получении стандартными методами в кристаллическом состоянии являются хрупкими, так как в них образуются фазы Ti−Cu, которые охрупчивают весь материал и препятствуют протеканию в них мартенситных превращений, ответственных за проявление эффектов памяти формы [10].…”