โลหะผสมนิกเกิล-ไททาเนียมจะบรรลุความสมดุลที่สมบูรณ์แบบระหว่างการดูดซับพลังงานและการปลดปล่อยผ่านปฏิสัมพันธ์ระดับอะตอม

ความยิ่งใหญ่ของโลหะผสมนิกเกิล-ติทาเนียมเกิดจากลักษณะการเปลี่ยนแปลงเฟสมาร์เทนซิติกที่เป็นเอกลักษณ์ ในช่วงอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง (AF) เล็กน้อยวัสดุอยู่ในสถานะเฟสของออสเทนไนต์และโครงสร้างตาข่ายแสดงการจัดเรียงลูกบาศก์ลูกบาศก์สมมาตรที่สมมาตรสูง เมื่อแรงภายนอกทำให้เกิดความเครียดเกินค่าวิกฤตวัสดุจะเปลี่ยนเป็นเฟส Martensite ผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสแบบไม่มีการแพร่กระจาย การแปลงเฟสนี้มาพร้อมกับการสร้างโครงสร้างตาข่ายใหม่: เซลล์ลูกบาศก์หน่วยปกติเดิมจะถูกเปลี่ยนเป็นโครงสร้างสถานะพลังงานต่ำที่มีสมมาตร monoclinic การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนี้เป็นกระบวนการดูดซับพลังงานซึ่งกระจายความเข้มข้นของความเครียดผ่านการกระจัดในระดับอะตอม

หลังจากขนถ่ายแรงภายนอกพลังงานของระบบจะลดลงและขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงเฟสย้อนกลับเฟสมาร์เทนไซต์จะถูกเปลี่ยนกลับเป็นเฟสออสเทนไนท์และโครงสร้างตาข่ายกลับสู่สถานะเริ่มต้น ในระหว่างกระบวนการทั้งหมดวัสดุจะได้รับการเสียรูปและการกู้คืนผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสมากกว่าการเคลื่อนไหวของความคลาดเคลื่อนแบบดั้งเดิม กลไกนี้ช่วยให้โลหะผสมนิกเกิล-ติเนียมสามารถปล่อยได้มากถึง 8% ของสายพันธุ์ยืดหยุ่นในขณะที่การขนถ่ายเกินขีด จำกัด ยืดหยุ่น 0.5% -2% ของโลหะธรรมดา

กลไกของอิทธิพลของโครงสร้างจุลภาคที่มีต่อ superelasticity
โลหะผสม Ninocrystalline Nickel-Titanium แสดงคุณสมบัติ superelastic เหนือกว่าวัสดุที่มีเนื้อหยาบ เมื่อขนาดเกรนได้รับการปรับปรุงให้อยู่ในระดับ submicron ความหนาแน่นของขอบเขตเกรนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งไม่เพียง แต่ จำกัด เส้นทางการแพร่กระจายของการเปลี่ยนแปลงเฟสมาร์เทนซิติก แต่ยังแบ่งปันส่วนหนึ่งของความเครียดผ่านการเลื่อนขอบเขตของเมล็ด การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเมื่อขนาดเกรนลดลงเหลือต่ำกว่า 50nm แอมพลิจูดความเครียดสูงสุดที่วัสดุสามารถทนต่อการเพิ่มขึ้นได้ประมาณ 30%ในขณะที่ยังคงรักษาลักษณะของฮิสทีเรียที่มีเสถียรภาพมากขึ้น

อนุภาคระยะที่สองเช่นTi₃ni₄ที่แนะนำโดยการรักษาอายุสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของ superelastic ได้อย่างมีนัยสำคัญ nanoscale เหล่านี้ตกตะกอนยับยั้งการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อนผ่านเอฟเฟกต์การปักหมุดและส่งเสริมการเปลี่ยนแปลง martensitic ที่สม่ำเสมอเป็นระยะการเปลี่ยนรูปแบบนิวเคลียส เมื่อขนาดเฟสตกตะกอนตรงกับขนาดตัวแปร Martensitic วัสดุจะแสดงความเครียดที่เหลืออยู่ต่ำกว่าและความเสถียรของวัฏจักรที่สูงขึ้น

การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในไฟล์ นิกเกิล-ติเนียม อัตราส่วนอะตอม (Ni/Ti) เปลี่ยนพฤติกรรมการแปลงเฟสโดยพื้นฐาน เมื่อเนื้อหาของ NI เบี่ยงเบนไปจากอัตราส่วน equiatomic (50:50) การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเฟสและสัณฐานวิทยาตัวแปร martensitic เปลี่ยนไปจากความร่วมมือในตนเองเป็น detwinned วิวัฒนาการโครงสร้างนี้ช่วยให้วัสดุแสดงคุณสมบัติการทำให้หมาด ๆ ที่ดีขึ้นในอัตราความเครียดที่เฉพาะเจาะจงซึ่งเหมาะสำหรับการควบคุมการสั่นสะเทือน

กระบวนการกระจายพลังงานและการกู้คืนแบบไดนามิก
กลไกการแปลงพลังงานในวงจร superelastic เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางกายภาพหลายระดับ ในระหว่างขั้นตอนการโหลดงานที่ทำโดยแรงภายนอกจะถูกแปลงเป็นพลังงานการบิดเบือนตาข่ายเป็นครั้งแรก เมื่อความเครียดเกินค่าวิกฤตของการเปลี่ยนแปลงเฟสประมาณ 60% -70% ของพลังงานจะถูกแปลงเป็นความร้อนแฝงของการเปลี่ยนแปลงเฟสผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสมาร์เทนซิติก พลังงานที่เหลือจะถูกเก็บไว้ในเฟสออสเทนไนต์ที่เหลือและสนามความเครียดอินเตอร์เฟส ในระหว่างการขนถ่ายความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาจากการเปลี่ยนแปลงเฟสย้อนกลับและพลังงานความเครียดแบบยืดหยุ่นร่วมกันขับเคลื่อนการกู้คืนรูปร่าง การสูญเสียพลังงานของกระบวนการทั้งหมดน้อยกว่า 10%ซึ่งดีกว่าการสูญเสียฮิสเทรีซิสที่ 30%-50%ของโลหะดั้งเดิม

อัตราการแปลงเฟสมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพ superelastic เมื่ออัตราความเครียดเกิน10⁻³/s การเปลี่ยนแปลงเฟสมาร์เทนซิติกจะเปลี่ยนจากประเภทที่เปิดใช้งานความร้อนเป็นประเภทที่เกิดจากความเครียด ในเวลานี้ความร้อนแฝงของการแปลงเฟสไม่มีเวลาที่จะกระจายไปส่งผลให้อุณหภูมิในท้องถิ่นเพิ่มขึ้นถึงสิบองศาเซลเซียส เอฟเฟกต์ความร้อนด้วยตนเองนี้สามารถช่วยในการตัดเนื้อเยื่อในเครื่องมือผ่าตัดที่มีการรุกรานน้อยที่สุด แต่ก็ต้องใช้การจัดการความร้อนผ่านการออกแบบโครงสร้างจุลภาค

การพัฒนาทางวิศวกรรมในแอปพลิเคชัน Superelastic
Niti Alloy Vascular Stents ใช้ superelasticity เพื่อให้ได้การปรับแรงแบบไดนามิกของแรงสนับสนุนรัศมี ในระหว่างการปลูกถ่ายวัสดุจะถูกบีบอัดและเปลี่ยนรูปเป็นเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. และหลังจากเข้าสู่แผลความเครียดจะถูกปล่อยออกมาและฟื้นฟูเป็น 3 มม. ในระหว่างกระบวนการทั้งหมดวัสดุจะต้องเผชิญกับความเครียดมากกว่า 300% โดยไม่มีการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก ลักษณะนี้ช่วยให้การใส่ขดลวดสามารถต้านทานการถอนความยืดหยุ่นของผนังหลอดเลือดและหลีกเลี่ยงความเสียหายถาวรต่อหลอดเลือด

ในสาขาการบินและอวกาศข้อต่อ superelastic สามารถทนต่อความเครียดตามแนวแกนได้มากถึง 5% ซึ่งชดเชยความแตกต่างในการขยายตัวทางความร้อนระหว่างเครื่องยนต์และระบบส่งกำลัง เส้นโค้งความเครียดความเครียดที่เป็นเอกลักษณ์ของมัน (ความเครียดแพลตฟอร์มประมาณ 500mpa) ช่วยให้สามารถรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้สภาวะที่โอเวอร์โหลดในขณะที่ลดน้ำหนักลง 40% เมื่อเทียบกับข้อต่อโลหะแบบดั้งเดิมและยืดอายุความเหนื่อยล้ามากกว่า 3 ครั้ง

ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ดูดซับแรงกระแทกแบบปรับตัวแบบ superelastic ความแข็งจะถูกปรับแบบไดนามิกโดยการตรวจจับความถี่การสั่นสะเทือนโดยรอบ ภายใต้การกระทำของคลื่นแผ่นดินไหววัสดุจะผ่านการเปลี่ยนเฟสที่ควบคุมได้เพื่อดูดซับพลังงานและกลับสู่สถานะเดิมทันทีหลังจากการสั่นสะเทือนหยุดลงทันที ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ดังกล่าวสามารถลดความกว้างของการสั่นสะเทือนของโครงสร้างอาคารได้ 60% -75% โดยไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานจากภายนอก