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 ta 'affidabbiltà u sikurezza meħtieġa, 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 mqabbel 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 ta' għeja mekkanika 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 "A unified description of mechanical and actuation fatigue crack growth in shape memory alloys".
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 ta 'stress baxx 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 indotta 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 tax-xquq 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-qsim 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 tal-liġi tal-qawwa empirika 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 ta 'tkabbir ta' xquq ta' għeja mekkanika ta' 180℃
Figura 5 Immaġni 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