18826

۱۸۸۲۶

اثر تغييرشكل پلاستيكي شديد بر توسعه نانوساختار و خواص مكانيكي آلياژ حافظه دار NiTi

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد فلزي

اسفند ماه ۱۳۹۶

دكتر حميدرضا جعفريان - دكتر عليرضا ايواني

مواد و متالورژي

آلياژ NiTi بدليل خواص برتر آن از نظر زيست سازگاري، خوردگي و مكانيكي مهم ترين آلياژ در بين آلياژهاي حافظه‌دار است. رفتار مكانيكي اين آلياژ بسيار حساس به فرآيندهاي ساخت و كار مكانيكي روي آن است لذا فرآيند هاي تغييرشكل پلاستيك شديد كه اخيرا براي بهبود ساختار فلزات و آلياژها توسعه داده شده اند ، مي توانند در بهبود خواص اين آلياژ بسيار مؤثر باشند. در بين اين روش ها پيچش تحت فشار بالا (HPT) قادر به اعمال كرنش بسيار بالايي به نمونه است كه مي تواند ساختارهاي بسيار ريزي را در فلزات وآلياژها ايجاد كند. در اين تحقيق با استفاده از فرآيند پيچش تحت فشاربالا آلياژ Ni-50at%Ti تا 5 دور تحت¬فشار GPa 6 و با سرعت rpm 1 تغييرشكل داده شد. مطالعه ريزساختار با ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) و TEM با قدرت تفكيك بالا(HRTEM) نشان داد كه نمونه فراوري شده ساختاري مخلوط از نانوكريستال ها و فاز آمورف است. كاهش شديد در اندازه¬ي دانه، دگرگوني مارتنزيتي را بطور كامل متوقف كرد و بررسي ها نشان داد كه فاز مارتنزيتي B19’ بطور كامل حذف شده است. بررسي هاي خواص مكانيكي نشان داد كه در كنار افزايش قابل توجه استحكام(از 750 مگاپاسكال به 1225 مگاپاسكال برابر حدود 63%) و سختي(حدود 70%) ، برخلاف آلياژ اوليه نمودار تنش – كرنش آلياژ فراوري شده يكنواخت و بدون دگرگوني مارتنزيتي ناشي از تنش است. هم¬چنين مقايسه رفتار مكانيكي آلياژ فراوري شده با نمونه هايي كه به اندازه 25% نورد سرد شدند، نشان داد كه علارغم رفتار كششي مشابه بين آن¬ها، آلياژ فراوري شده با HPT برخلاف نمونه¬هاي نوردسرد شده فاقد خاصيت سوپرالاستيك است.

1397/02/25

5/15/2018 12:00:00 AM

NiTi alloy because of its superior properties like biocompatibility, high corrosion resistance and mechanical properties is the most important alloy among the shapememory alloys. Since, mechanical behavior of this alloy is highly sensitive to manufacturing processes and mechanical works, severe plastic deformation processes that recently have been developed for amending metals and alloys’, microstructure, can be assistive in improving its properties. Among these techniques high-pressure torsion (HPT) because of its ability to impose high strain, it can yield extremely fine structures in metals and alloys. In this thesis, an alloy with composition of Ni-50at%Ti deformed through HPT up to 5 turns under pressure of 6GPa and with rotation rate of 1 rpm. Transmission electron microscopy (TEM) and high-resolution TEM studies showed that processed alloy has a mixed microstructure composed of nanocrystals and amorphous phase. Severe grain refinement resulted in suppressing martensite transformation and elimination of initial B19’ phase from microstructure. Mechanical properties assessments revealed that besides remarkable increasing of tensile strength (form 750 MPa to 1225 MPa equvalnet to 63%) and hardness (about 70%), stress-strain curve of the processed alloy in compare to that of as-received, is monotonous and showed no stress induced martensitic transformation. Also comparing mechanical behavior of the processed alloy with 25% cold rolled of same alloy, revealed that in spite of similar behavior, the processed alloy has no such superelastic behavior appeared in the cold rolled alloy.