Comment le Nitinol peut-il faire fonctionner un arroseur ?

L'alliage nickel-titane, également connu sous le nom de nitinol, est un alliage binaire composé de nickel et de titane. Les deux éléments sont à peu près égaux en pourcentage atomique (le Nitinol 55 et le Nitinol 60 sont courants). En raison des changements de température et de la pression mécanique, le nitinol présente deux phases de structure cristalline différentes, à savoir la phase austénitique et la phase martensitique.

Dans le nitinol, l'austénite est appelée phase mère, c'est-à-dire la phase cristalline de l'alliage à haute température. Lorsque la température diminue, l'austénite se transforme progressivement en martensite (sous-phase).

Dans le processus de transformation de la martensite et de l'austénite, il existe quatre types de températures :
As : la température à laquelle la martensite commence à se transformer en austénite pendant le processus d'augmentation de la température.
Af : la température à laquelle la martensite termine sa transformation en austénite au cours du processus d'élévation de la température.
Ms : température à laquelle l'austénite commence à se transformer en martensite pendant le processus d'abaissement de la température.
Mf : température à laquelle l'austénite termine sa conversion en martensite pendant le processus de baisse de température.
La transformation de phase du nitinol présente une hystérésis thermique, de sorte que As n'est pas égal à Mf, pour la même raison, Af n'est pas égal à Ms.

Lenitinol possède deux caractéristiques : l'effet de mémoire de forme (SME) et la superélasticité (SE).

1. Mémoire de forme
La mémoire de forme se produit lorsque la phase mère d'une certaine forme est refroidie d'une température supérieure à Af à une température inférieure à Mf et forme complètement la martensite, déformant la martensite en dessous de la température Mf. Après avoir été chauffé à une température inférieure à la température Af, avec une transformation de phase inverse, le matériau retrouve automatiquement sa forme en phase mère. En fait, l'effet de mémoire de forme est un processus de transition de phase induit thermiquement par le nitinol. Il s'agit de la capacité du nitinol à se déformer à une certaine température et à retrouver sa forme originale, non déformée, lorsque la température est supérieure à sa "température de transition".

2. Superélasticité
La superélasticité désigne le phénomène par lequel l'échantillon produit une déformation bien supérieure à la déformation limite élastique sous l'effet de forces externes et la déformation peut se rétablir automatiquement lors de la décharge. En phase mère, sous l'effet d'une contrainte extérieure, la déformation déclenche une transition de phase martensitique de sorte que l'alliage présente des comportements mécaniques différents de ceux des matériaux ordinaires. Sa limite élastique est beaucoup plus grande que celle des matériaux ordinaires. Il ne suit plus la loi de Hooke. Par rapport à l'effet de mémoire de forme, la superélasticité n'implique pas de chaleur.