Ligi tal-memorja tal-forma (SMAs) għandhom rispons ta 'deformazzjoni karatteristika għal stimuli termomekkaniċi. Stimuli termomekkaniċi joriġinaw minn temperatura għolja, spostament, trasformazzjoni solidu għal solidu, eċċ (fażi ta 'ordni għolja ta' temperatura għolja tissejjaħ austenite, u fażi ta 'ordni baxxa ta' temperatura baxxa tissejjaħ martensite). Transizzjonijiet ripetuti tal-fażi ċiklika jwasslu għal żieda gradwali fid-dislokazzjonijiet, għalhekk iż-żoni mhux trasformati jnaqqsu l-funzjonalità tal-SMA (imsejħa għeja funzjonali) u jipproduċu mikroxquq, li eventwalment iwasslu għal falliment fiżiku meta n-numru jkun kbir biżżejjed. Ovvjament, il-fehim tal-imġieba tal-ħajja tal-għeja ta 'dawn il-ligi, is-soluzzjoni tal-problema ta' ruttam ta 'komponenti għaljin, u t-tnaqqis tal-iżvilupp tal-materjal u ċ-ċiklu tad-disinn tal-prodott kollha se jiġġenera pressjoni ekonomika enormi.
L-għeja termo-mekkanika ma ġietx esplorata fil-biċċa l-kbira, speċjalment in-nuqqas ta 'riċerka dwar il-propagazzjoni tax-xquq tal-għeja taħt ċikli termo-mekkaniċi. Fl-implimentazzjoni bikrija ta 'SMA fil-bijomediċina, il-fokus tar-riċerka dwar l-għeja kienet il-ħajja totali ta' kampjuni "mingħajr difetti" taħt tagħbijiet mekkaniċi ċikliċi. F'applikazzjonijiet b'ġeometrija SMA żgħira, it-tkabbir tax-xquq tal-għeja għandu ftit effett fuq il-ħajja, għalhekk ir-riċerka tiffoka fuq il-prevenzjoni tal-bidu tal-qsim aktar milli tikkontrolla t-tkabbir tagħha; fis-sewqan, tnaqqis tal-vibrazzjoni u applikazzjonijiet ta 'assorbiment ta' enerġija, huwa meħtieġ li tinkiseb qawwa malajr. Il-komponenti SMA huma ġeneralment kbar biżżejjed biex iżommu propagazzjoni sinifikanti ta 'xquq qabel il-falliment. Għalhekk, biex tissodisfa r-rekwiżiti meħtieġa ta 'affidabbiltà u sikurezza, huwa meħtieġ li tifhem bis-sħiħ u tikkwantifika l-imġiba tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja permezz tal-metodu ta' tolleranza għall-ħsara. L-applikazzjoni ta 'metodi ta' tolleranza għall-ħsara li jiddependu fuq il-kunċett tal-mekkanika tal-ksur fl-SMA mhix sempliċi. Meta mqabbla ma 'metalli strutturali tradizzjonali, l-eżistenza ta' transizzjoni ta 'fażi riversibbli u akkoppjar termo-mekkaniku toħloq sfidi ġodda biex tiddeskrivi b'mod effettiv il-ksur ta' għeja u tagħbija żejda ta 'SMA.
Riċerkaturi mill-Università ta 'Texas A&M fl-Istati Uniti wettqu esperimenti ta' tkabbir ta 'xquq tal-għeja mekkanika pura u misjuqa f'superalloy Ni50.3Ti29.7Hf20 għall-ewwel darba, u pproponew espressjoni tal-liġi tal-qawwa tat-tip ta' Pariġi bbażata fuq integrali li tista 'tintuża għal Fit the fatigue. rata ta 'tkabbir ta' xquq taħt parametru wieħed. Huwa dedott minn dan li r-relazzjoni empirika mar-rata ta 'tkabbir ta' xquq tista 'tiġi mwaħħla bejn kundizzjonijiet ta' tagħbija differenti u konfigurazzjonijiet ġeometriċi, li jistgħu jintużaw bħala deskrittur unifikat potenzjali ta 'tkabbir ta' xquq ta 'deformazzjoni fl-SMAs. Il-karta relatata ġiet ippubblikata f'Acta Materialia bit-titlu "Deskrizzjoni unifikata tat-tkabbir tax-xquq tal-għeja mekkanika u tal-attwazzjoni fil-ligi tal-memorja tal-forma".
Link tal-karta:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
L-istudju sab li meta liga Ni50.3Ti29.7Hf20 tkun soġġetta għal test tat-tensjoni uniaxial f'180 ℃, l-austenite hija prinċipalment deformata elastikament taħt livell baxx ta 'tensjoni matul il-proċess tat-tagħbija, u l-modulu ta' Young huwa ta 'madwar 90GPa. Meta l-istress jilħaq madwar 300MPa Fil-bidu tat-trasformazzjoni tal-fażi pożittiva, l-austenite tittrasforma f'martensite kkaġunat mill-istress; meta jinħatt, il-martensite ikkawżat mill-istress prinċipalment jgħaddi minn deformazzjoni elastika, b'modulu ta 'Young ta' madwar 60 GPa, u mbagħad jittrasforma lura għal austenite. Permezz tal-integrazzjoni, ir-rata tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja tal-materjali strutturali ġiet imwaħħla mal-espressjoni tal-liġi tal-qawwa tat-tip ta 'Pariġi.
Fig.1 Immaġini BSE ta 'liga ta' memorja tal-forma ta 'temperatura għolja Ni50.3Ti29.7Hf20 u distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-ossidu
Figura 2 Immaġini TEM ta 'liga ta' memorja tal-forma ta 'temperatura għolja Ni50.3Ti29.7Hf20 wara trattament bis-sħana f'550 ℃ × 3h
Fig. 3 Ir-relazzjoni bejn J u da/dN tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja mekkanika tal-kampjun NiTiHf DCT f'180℃
Fl-esperimenti f'dan l-artikolu, huwa ppruvat li din il-formula tista 'taqbel mad-dejta tar-rata tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja mill-esperimenti kollha u tista' tuża l-istess sett ta 'parametri. L-esponent tal-liġi tal-qawwa m huwa madwar 2.2. L-analiżi tal-ksur tal-għeja turi li kemm il-propagazzjoni tal-qsim mekkaniku kif ukoll il-propagazzjoni tal-qsim tas-sewqan huma ksur kważi ta 'qsim, u l-preżenza frekwenti tal-ossidu tal-ħafnju tal-wiċċ aggravat ir-reżistenza tal-propagazzjoni tal-qsim. Ir-riżultati miksuba juru li espressjoni waħda empirika tal-liġi tal-qawwa tista 'tikseb ix-xebh meħtieġ f'firxa wiesgħa ta' kundizzjonijiet ta 'tagħbija u konfigurazzjonijiet ġeometriċi, u b'hekk tipprovdi deskrizzjoni unifikata tal-għeja termo-mekkanika tal-ligi tal-memorja tal-forma, u b'hekk tiġi stmata l-forza tas-sewqan.
Fig. 4 Immaġini SEM tal-ksur tal-kampjun NiTiHf DCT wara esperiment tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja mekkanika ta' 180℃
Figura 5 Immaġini SEM tal-ksur tal-kampjun NiTiHf DCT wara s-sewqan esperiment ta 'tkabbir ta' xquq tal-għeja taħt tagħbija bias kostanti ta '250 N
Fil-qosor, dan id-dokument iwettaq esperimenti ta 'tkabbir ta' xquq tal-għeja mekkanika pura u tas-sewqan fuq ligi tal-memorja tal-forma ta 'temperatura għolja NiTiHf b'ħafna nikil għall-ewwel darba. Ibbażat fuq integrazzjoni ċiklika, hija proposta espressjoni tat-tkabbir tal-qsim tal-qawwa tal-liġi tat-tip ta' Pariġi biex taqbel mar-rata tat-tkabbir tal-qasma tal-għeja ta' kull esperiment taħt parametru wieħed
Ħin tal-post: 07-Settembru 2021