Alyaj memwa fòm (SMA) gen yon repons deformation karakteristik nan stimuli thermomechanical. Stimuli tèmomekanik soti nan tanperati ki wo, deplasman, solid-a-solid transfòmasyon, elatriye (segondè-tanperati faz-wo lòd yo rele austenite, ak ba-tanperati faz-lòd yo rele martensite). Repete tranzisyon faz siklik mennen nan yon ogmantasyon gradyèl nan dislokasyon, kidonk zòn ki pa transfòme yo ap diminye fonksyonalite SMA a (ki rele fatig fonksyonèl) epi pwodui microcracks, ki pral evantyèlman mennen nan echèk fizik lè nimewo a se gwo ase. Li evidan, konprann konpòtman an lavi fatig nan alyaj sa yo, rezoud pwoblèm nan nan bouyon eleman chè, ak diminye devlopman nan materyèl ak sik konsepsyon pwodwi yo pral tout jenere gwo presyon ekonomik.
Thermo-mekanik fatig pa te eksplore nan yon gwo limit, espesyalman mank nan rechèch sou pwopagasyon krak fatig anba sik tèrmo-mekanik. Nan aplikasyon an byen bonè nan SMA nan byomedsin, konsantre nan rechèch fatig te lavi total nan echantiyon "san defo" anba chay mekanik siklik. Nan aplikasyon ki gen ti jeyometri SMA, kwasans krak fatig gen ti efè sou lavi, kidonk rechèch la konsantre sou anpeche inisyasyon krak olye ke kontwole kwasans li yo; nan kondwi, rediksyon Vibration ak aplikasyon pou absòpsyon enèji, li nesesè pou jwenn pouvwa byen vit. Konpozan SMA yo anjeneral gwo ase yo kenbe siyifikatif pwopagasyon krak anvan echèk. Se poutèt sa, satisfè kondisyon ki nesesè yo fyab ak sekirite, li nesesè konplètman konprann ak quantifier konpòtman an kwasans krak fatig atravè metòd tolerans domaj la. Aplikasyon an nan metòd tolerans domaj ki konte sou konsèp nan mekanik ka zo kase nan SMA se pa senp. Konpare ak metal tradisyonèl estriktirèl, egzistans tranzisyon faz revèsib ak kouple tèrmo-mekanik poze nouvo defi pou dekri efektivman fatig ak surcharge ka zo kase SMA.
Chèchè ki soti nan Texas A & M University nan Etazini yo te fè eksperyans pi bon kalite mekanik ak kondwi fatig krak kwasans nan superalloy Ni50.3Ti29.7Hf20 pou premye fwa, epi pwopoze yon ekspresyon lwa pouvwa entegral ki baze sou Pari ki ka itilize pou Fit a fatig. to kwasans krak anba yon sèl paramèt. Li dedwi nan sa a ke relasyon anpirik ak to kwasans krak ka ekipe ant kondisyon chaj diferan ak konfigirasyon jewometrik, ki ka itilize kòm yon deskriptè potansyèl inifye nan kwasans krak deformation nan SMAs. Papye ki gen rapò a te pibliye nan Acta Materialia ak tit la "Yon deskripsyon inifye nan kwasans mekanik ak fatig krak nan alyaj memwa fòm".
Lyen papye:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
Etid la te jwenn ke lè alyaj Ni50.3Ti29.7Hf20 sibi tès tansyon uniaxial nan 180 ℃, austenite a se sitou elastik defòme anba nivo estrès ki ba pandan pwosesis la loading, ak modil Young la se sou 90GPa. Lè estrès la rive nan apeprè 300MPa Nan kòmansman transfòmasyon faz pozitif la, austenite transfòme nan martensite estrès pwovoke; lè dechaje, estrès-induit martensite sitou sibi elastik deformation, ak yon modil Young nan apeprè 60 GPa, ak Lè sa a, transfòme tounen nan austenite. Atravè entegrasyon, to kwasans krak fatig nan materyèl estriktirèl yo te ekipe nan ekspresyon lalwa pouvwa Paris-kalite.
Fig.1 BSE imaj Ni50.3Ti29.7Hf20 segondè tanperati alyaj memwa fòm ak distribisyon gwosè patikil oksid
Figi 2 TEM imaj Ni50.3Ti29.7Hf20 alyaj memwa fòm tanperati ki wo apre tretman chalè nan 550 ℃ × 3h
Fig. 3 Relasyon ki genyen ant J ak da/dN nan kwasans mekanik krak fatig nan echantiyon NiTiHf DCT nan 180 ℃
Nan eksperyans yo nan atik sa a, li pwouve ke fòmil sa a ka anfòm done yo to kwasans krak fatig nan tout eksperyans epi yo ka itilize menm seri paramèt la. Ekspozan lalwa pouvwa m se anviwon 2.2. Analiz ka zo kase fatig montre ke tou de pwopagasyon mekanik krak ak kondwi krak pwopagasyon se kazi-klivaj ka zo kase, ak prezans souvan nan sifas oksid Hafnium te agrave rezistans nan pwopagasyon krak. Rezilta yo jwenn yo montre ke yon sèl ekspresyon lwa pouvwa anpirik ka reyalize resanblans ki nesesè nan yon pakèt kondisyon chaj ak konfigirasyon jewometrik, kidonk bay yon deskripsyon inifye nan fatig tèrmo-mekanik nan alyaj memwa fòm, kidonk estime fòs la kondwi.
Fig. 4 Imaj SEM nan ka zo kase echantiyon NiTiHf DCT apre 180 ℃ eksperyans krak mekanik fatig.
Figi 5 Imaj SEM Frakti nan echantiyon NiTiHf DCT apre kondwi eksperyans kwasans krak fatig anba chaj konstan patipri 250 N
An rezime, papye sa a fè eksperyans pi bon kalite mekanik ak kondwi fatig krak kwasans sou nikèl ki rich NiTiHf alyaj memwa fòm tanperati ki wo pou premye fwa. Ki baze sou entegrasyon siklik, yo pwopoze yon ekspresyon kwasans krak pouvwa-lwa Pari pou anfòm to kwasans krak fatig chak eksperyans anba yon sèl paramèt.
Tan pòs: Sep-07-2021