Formmemoraj alojoj (SMAoj) havas karakterizan deforman respondon al termomekanikaj stimuloj. Termomekanikaj stimuloj devenas de alta temperaturo, movo, solid-al-solida transformo, ktp. (alt-temperatura alt-orda fazo nomiĝas aŭstenito, kaj malalt-temperatura malalt-orda fazo nomiĝas martensito). Ripetaj ciklaj faztransiroj kondukas al laŭpaŝa pliiĝo en dislokiĝoj, do la netransformitaj areoj reduktos la funkciecon de la SMA (nomita funkcia laceco) kaj produktos mikrofendojn, kiuj poste kondukos al fizika fiasko kiam la nombro estas sufiĉe granda. Evidente, kompreni la lacecan vivkonduton de ĉi tiuj alojoj, solvi la problemon de multekosta komponentrubo, kaj redukti la materialan disvolviĝon kaj produktan projektan ciklon ĉiuj generos grandegan ekonomian premon.
Termo-mekanika laceco ne estis esplorita en granda mezuro, aparte la manko de esplorado sur lacecfendetodisvastigo sub termo-mekanikaj cikloj. En la frua efektivigo de SMA en biomedicino, la fokuso de lacecesplorado estis la totala vivo de "sendifektaj" provaĵoj sub ciklaj mekanikaj ŝarĝoj. En aplikoj kun malgranda SMA-geometrio, laceca fendetkresko havas nur malmulte da efiko al vivo, tiel ke la esplorado temigas malhelpado de fendetiniciado prefere ol kontrolado de sia kresko; en veturado, vibroredukto kaj energisorbado-aplikoj, necesas rapide akiri potencon. SMA-komponentoj estas kutime sufiĉe grandaj por konservi signifan fendetdisvastiĝon antaŭ fiasko. Tial, por plenumi la necesajn fidindecon kaj sekurecajn postulojn, necesas plene kompreni kaj kvantigi la lacecan fendetkreskan konduton per la metodo de damaĝo-toleremo. La apliko de metodoj de toleremo de damaĝo, kiuj dependas de la koncepto de mekaniko de frakturo en SMA, ne estas simpla. Kompare kun tradiciaj strukturaj metaloj, la ekzisto de reigebla faza transiro kaj termo-mekanika kuplado prezentas novajn defiojn por efike priskribi la lacecon kaj troŝarĝan frakturon de SMA.
Esploristoj de Texas A&M University en Usono faris purajn mekanikajn kaj veturitajn lacfendan kreskajn eksperimentojn en superalojo Ni50.3Ti29.7Hf20 unuafoje, kaj proponis integr-bazitan Parizan-tipan potencoleĝan esprimon kiu povas esti uzata por Fit the fatigue. kraki kreskorapidecon sub ununura parametro. Estas konkludite el tio ke la empiria rilato kun fendetkreskofteco povas esti konvenita inter malsamaj ŝarĝkondiĉoj kaj geometriaj konfiguracioj, kiuj povas esti utiligitaj kiel ebla unuigita priskribilo de deformada fendetkresko en SMAoj. La rilata artikolo estis publikigita en Acta Materialia kun la titolo "Unuigita priskribo de mekanika kaj actuation fatigue crack growth in shape memory alloys".
Papera ligilo:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
La studo trovis, ke kiam Ni50.3Ti29.7Hf20 alojo estas submetita al unuaksa streĉa provo je 180℃, la aŭstenito estas ĉefe elaste deformita sub malalta streĉa nivelo dum la ŝarĝa procezo, kaj la modulo de Young estas ĉirkaŭ 90GPa. Kiam la streso atingas ĉirkaŭ 300MPa Komence de la pozitiva faza transformo, aŭstenito transformas en stres-induktita martensito; dum malŝarĝo, stres-induktita martensito plejparte spertas elastan deformadon, kun modulo de Young de proksimume 60 GPa, kaj tiam transformas reen al aŭstenito. Per integriĝo, la laceca kraka kreskorapideco de strukturaj materialoj estis adaptita al la Pariza-tipa potenco-leĝ-esprimo.
Fig.1 BSE-bildo de Ni50.3Ti29.7Hf20 alttemperatura forma memora alojo kaj grandecdistribuo de oksidaj partikloj
Figuro 2 TEM-bildo de Ni50.3Ti29.7Hf20 alttemperatura forma memora alojo post varmotraktado je 550℃×3h
Fig. 3 La rilato inter J kaj da/dN de mekanika laceca fendetkresko de NiTiHf DCT specimeno ĉe 180 ℃
En la eksperimentoj en ĉi tiu artikolo, estas pruvite, ke ĉi tiu formulo povas konveni la datumojn de laciĝo-fenda kresko de ĉiuj eksperimentoj kaj povas uzi la saman aron de parametroj. La potencoleĝa eksponento m estas proksimume 2.2. Laceca fraktur-analizo montras, ke kaj mekanika kraka disvastigo kaj veturanta fenda disvastigo estas kvazaŭ-fendaj frakturoj, kaj la ofta ĉeesto de surfaca hafnio-oksido plimalbonigis la fendan disvastiĝon. La akiritaj rezultoj montras, ke ununura empiria potencoleĝo-esprimo povas atingi la bezonatan similecon en larĝa gamo de ŝarĝaj kondiĉoj kaj geometriaj konfiguracioj, tiel disponigante unuigitan priskribon de la termo-mekanika laceco de formomemoraj alojoj, tiel taksante la movan forton.
Fig. 4 SEM-bildo de la frakturo de NiTiHf DCT specimeno post 180℃ mekanika laceco fendetkreska eksperimento
Figuro 5 Fraktura SEM-bildo de NiTiHf DCT-specimeno post veturado de laceca fendetkreska eksperimento sub konstanta biasŝarĝo de 250 N
En resumo, ĉi tiu artikolo faras purajn mekanikajn kaj veturantajn lacigajn fendetkreskajn eksperimentojn sur nikel-riĉaj NiTiHf-altaj temperaturaj formomemoraj alojoj por la unua fojo. Surbaze de cikla integriĝo, Pariza-tipa potenco-leĝa fendetkreskesprimo estas proponita por konveni la lacfendetkreskoftecon de ĉiu eksperimento sub ununura parametro.
Afiŝtempo: Sep-07-2021