§ 1. Металл запоминает форму

Мы уже прибегали к этим терминам, когда обсуждали обычные процессы упругой и пластической деформации. Речь идет о запоминании металлом той исходной формы, которую он имел до деформации. Если величина деформации не выходит за пределы упругой зоны (ε^макс_упр на рис. 13), то после разгрузки размеры тела возвращаются к исходным, а его форма восстанавливается (изогнутое лезвие распрямляется). Именно в этом смысле было сказано, что металл помнит исходную форму, находясь под любым напряжением, не превышающим предела упругости. Такая память металла имеет два важных недостатка.

Во-первых, ее "объем" мал: она хорошо работает только при небольших отклонениях от первоначальной формы, когда деформации измеряются долями процента. Наши же читатели легко вспомнят (а если нет - вернутся выше), что при деформации около 10% поведение металла уже характеризуется практически полной забывчивостью (рис. 17).

Значение даже такой "куцей" памяти металлов чрезвычайно велико. Достаточно сказать, что не будь ее, не работала бы ни одна пружина. Кроме того, есть способ увеличить объем памяти. Такую возможность дают сплавы, обладающие сверхупругостью, с которой мы познакомились в гл. 2.

Второй недостаток свойствен и "упругой" и даже "сверхупругой" памяти - он заложен в самой их природе. Чтобы понять его суть, можно снова обратиться к человеческой памяти. Ученые, которые занимаются ее исследованием, определяют память как сложный процесс, включающий фазы запечатления, хранения и извлечения информации. Если проводить условную аналогию между памятью человека и металла, то надо считать, что фаза хранения у последнего реализуется только под нагрузкой. Стоит устранить внешнюю силу, как немедленно и неотвратимо наступит фаза извлечения "информации" о первоначальной форме тела. Как мы скоро убедимся, технически это очень неудобно. Гораздо интереснее иметь дело с металлом, обладающим полноценной памятью, когда фазы хранения и извлечения независимы и когда хранение не связано с участием посторонних сил.

Здесь мы можем немного забежать вперед и обрадовать читателя сообщением о том, что удалось получить сплавы, имеющие именно такую замечательную память. Они могут хранить исходную форму в своей памяти очень долго, а вспоминают ее при нагреве, так что в наших силах "взывать к памяти" металла в тот момент и в той обстановке, когда это нам потребуется.

Мы рассмотрим вначале внешние проявления эффекта запоминания формы, поговорим немного об истории вопроса и обсудим те удивительные возможности, которые открывает практическое использование этого необычного свойства.

Анализу механизма памяти будет посвящен отдельный параграф, в котором мы выясним заодно и причины сверхупругости, поскольку память формы и сверхупругость - это две стороны одного и того же явления. Поэтому и предельный объем памяти, т. е. величина деформации, которая исчезает при нагреве, достигает тех же значений (ε = 10 - 15%), что и в случае сверхупругости.