Легуре са меморијом облика (СМА) имају карактеристичан одговор деформације на термомеханичке стимулусе. Термомеханички стимуланси потичу од високе температуре, померања, трансформације чврстог у чврсто и сл. (фаза високе температуре високог реда назива се аустенит, а нискотемпературна фаза ниског реда се назива мартензит). Поновљени циклични фазни прелази доводе до постепеног повећања дислокација, тако да ће нетрансформисана подручја смањити функционалност СМА (назван функционални замор) и произвести микропукотине, што ће на крају довести до физичког квара када је број довољно велики. Очигледно је да ће разумевање животног века ових легура, решавање проблема скупог отпада компоненти и смањење циклуса развоја материјала и дизајна производа, створити огроман економски притисак.
Термомеханички замор није у великој мери истражен, посебно недостатак истраживања о ширењу заморне прслине у термомеханичким циклусима. У раној примени СМА у биомедицини, фокус истраживања замора био је укупан животни век „без дефеката“ узорака под цикличним механичким оптерећењима. У апликацијама са малом СМА геометријом, раст пукотине од замора има мали утицај на животни век, тако да се истраживање фокусира на спречавање настанка пукотине, а не на контролу њеног раста; у апликацијама за вожњу, смањење вибрација и апсорпцију енергије, потребно је брзо добити снагу. СМА компоненте су обично довољно велике да одрже значајно ширење пукотине пре квара. Стога, да би се испунили неопходни захтеви за поузданост и безбедност, неопходно је у потпуности разумети и квантификовати понашање раста прслине од замора путем методе толеранције оштећења. Примена метода толеранције оштећења које се ослањају на концепт механике лома у СМА није једноставна. У поређењу са традиционалним структуралним металима, постојање реверзибилног фазног прелаза и термо-механичког спајања поставља нове изазове за ефикасно описивање лома СМА од замора и преоптерећења.
Истраживачи са Тексашког А&М универзитета у Сједињеним Државама спровели су по први пут чисте механичке и погонске експерименте раста пукотина од замора у суперлегури Ни50.3Ти29.7Хф20 и предложили интегрално засновани израз закона моћи париског типа који се може користити за прилагођавање замора брзина раста пукотине под једним параметром. Из овога се закључује да се емпиријски однос са брзином раста прслине може уклопити између различитих услова оптерећења и геометријских конфигурација, које се могу користити као потенцијални унифицирани дескриптор раста деформационе прслине у СМА. Сродни рад је објављен у Ацта Материалиа под насловом „Јединствени опис раста прслина од механичког и покретачког замора у легурама са меморијом облика“.
Линк за папир:
хттпс://дои.орг/10.1016/ј.ацтамат.2021.117155
Студија је открила да када се легура Ни50.3Ти29.7Хф20 подвргне једноосном тесту затезања на 180 ℃, аустенит се углавном еластично деформише под ниским нивоом напрезања током процеса оптерећења, а Јангов модул је око 90 ГПа. Када напон достигне око 300МПа На почетку трансформације позитивне фазе, аустенит се трансформише у мартензит изазван стресом; приликом растерећења, мартензит изазван напрезањем углавном пролази кроз еластичну деформацију, са Јанговим модулом од око 60 ГПа, а затим се поново трансформише у аустенит. Кроз интеграцију, стопа раста прслине од замора конструктивних материјала је прилагођена изразу закона моћи париског типа.
Слика 1 БСЕ слика Ни50.3Ти29.7Хф20 легуре са меморијом облика на високим температурама и расподела величине честица оксида
Слика 2 ТЕМ слика Ни50.3Ти29.7Хф20 легуре са меморијом облика високе температуре након топлотне обраде на 550℃×3х
Слика 3 Однос између Ј и да/дН раста прслине од механичког замора НиТиХф ДЦТ узорка на 180℃
У експериментима у овом чланку је доказано да ова формула може да одговара подацима о брзини раста прслине замора из свих експеримената и да може да користи исти скуп параметара. Експонент закона степена м је око 2,2. Анализа лома услед замора показује да су и механичко ширење прслине и ширење прслине квази ломови цепања, а често присуство површинског хафнијум оксида је погоршало отпор ширења прслине. Добијени резултати показују да се једним емпиријским изразом степена може постићи тражена сличност у широком спектру услова оптерећења и геометријских конфигурација, чиме се обезбеђује јединствен опис термомеханичког замора легура са меморијом облика, чиме се процењује покретачка сила.
Слика 4 СЕМ слика лома НиТиХф ДЦТ узорка након експеримента раста прслине од механичког замора од 180℃
Слика 5 СЕМ слика лома НиТиХф ДЦТ узорка након покретања експеримента раста прслине услед замора под константним оптерећењем од 250 Н
Укратко, овај рад по први пут спроводи чисте механичке експерименте и експерименте са растом прслина услед замора на високотемпературним легурама НиТиХф богатим никлом. Засновано на цикличној интеграцији, предлаже се израз раста прслине по степену у Паризу да одговара стопи раста прслине од замора сваког експеримента под једним параметром
Време поста: Сеп-07-2021