Lidhjet e kujtesës së formës (SMA) kanë një përgjigje karakteristike të deformimit ndaj stimujve termomekanikë. Stimujt termomekanikë e kanë origjinën nga temperatura e lartë, zhvendosja, transformimi i ngurtë në të ngurtë, etj. Kalimet e përsëritura të fazës ciklike çojnë në një rritje graduale të dislokimeve, kështu që zonat e patransformuara do të zvogëlojnë funksionalitetin e SMA (të quajtur lodhje funksionale) dhe do të prodhojnë mikroçarje, të cilat përfundimisht do të çojnë në dështim fizik kur numri është mjaft i madh. Natyrisht, të kuptuarit e sjelljes së lodhjes së këtyre lidhjeve, zgjidhja e problemit të skrapit të komponentëve të shtrenjtë dhe reduktimi i zhvillimit të materialit dhe ciklit të projektimit të produktit do të gjenerojnë të gjitha presione të mëdha ekonomike.
Lodhja termo-mekanike nuk është hulumtuar në një masë të madhe, veçanërisht mungesa e hulumtimit mbi përhapjen e çarjeve të lodhjes nën ciklet termo-mekanike. Në zbatimin e hershëm të SMA në biomjekësi, fokusi i hulumtimit të lodhjes ishte jeta totale e mostrave "pa defekte" nën ngarkesa mekanike ciklike. Në aplikimet me gjeometri të vogël SMA, rritja e plasaritjes së lodhjes ka pak efekt në jetë, kështu që kërkimi fokusohet në parandalimin e fillimit të plasaritjes sesa në kontrollin e rritjes së saj; në aplikimet e drejtimit, reduktimit të dridhjeve dhe thithjes së energjisë, është e nevojshme të sigurohet shpejt fuqia. Komponentët SMA zakonisht janë mjaft të mëdhenj për të ruajtur përhapjen e konsiderueshme të çarjes përpara dështimit. Prandaj, për të përmbushur kërkesat e nevojshme të besueshmërisë dhe sigurisë, është e nevojshme të kuptohet plotësisht dhe të përcaktohet sasia e sjelljes së rritjes së çarjeve të lodhjes përmes metodës së tolerancës ndaj dëmtimit. Aplikimi i metodave të tolerancës ndaj dëmtimeve që mbështeten në konceptin e mekanikës së thyerjes në SMA nuk është i thjeshtë. Krahasuar me metalet strukturore tradicionale, ekzistenca e tranzicionit fazor të kthyeshëm dhe bashkimi termo-mekanik paraqet sfida të reja për të përshkruar në mënyrë efektive frakturën e lodhjes dhe mbingarkesës së SMA.
Studiuesit nga Universiteti A&M i Teksasit në Shtetet e Bashkuara kryen eksperimente të pastra mekanike dhe të nxitura të rritjes së çarjeve të lodhjes në superaliazh Ni50.3Ti29.7Hf20 për herë të parë dhe propozuan një shprehje integrale të ligjit të fuqisë të tipit Paris që mund të përdoret për Fit the lodhje shkalla e rritjes së plasaritjes nën një parametër të vetëm. Nga kjo rezulton se marrëdhënia empirike me shkallën e rritjes së plasaritjes mund të përshtatet midis kushteve të ndryshme të ngarkimit dhe konfigurimeve gjeometrike, të cilat mund të përdoren si një përshkrues potencial i unifikuar i rritjes së plasaritjeve të deformimit në SMA. Punimi përkatës u botua në Acta Materialia me titullin "Një përshkrim i unifikuar i rritjes së plasaritjeve me lodhje mekanike dhe aktivizuese në lidhjet e kujtesës së formës".
Lidhje letre:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
Studimi zbuloi se kur aliazhi Ni50.3Ti29.7Hf20 i nënshtrohet provës së tërheqjes njëaksiale në 180℃, austeniti deformohet kryesisht në mënyrë elastike nën një nivel të ulët stresi gjatë procesit të ngarkimit dhe moduli i Young është rreth 90GPa. Kur stresi arrin rreth 300 MPa Në fillim të transformimit të fazës pozitive, austeniti shndërrohet në martensit të shkaktuar nga stresi; gjatë shkarkimit, martenziti i shkaktuar nga stresi kryesisht pëson deformim elastik, me një modul Young prej rreth 60 GPa, dhe më pas shndërrohet përsëri në austenit. Nëpërmjet integrimit, shkalla e rritjes së plasaritjeve të lodhjes së materialeve strukturore i është përshtatur shprehjes së ligjit të fuqisë të tipit Paris.
Fig.1 Imazhi BSE i Ni50.3Ti29.7Hf20 aliazh memorie në formë të temperaturës së lartë dhe shpërndarja e madhësisë së grimcave të oksidit
Figura 2 Imazhi TEM i aliazhit të kujtesës Ni50.3Ti29.7Hf20 me temperaturë të lartë pas trajtimit të nxehtësisë në 550℃×3h
Fig. 3 Marrëdhënia midis J dhe da/dN e rritjes së plasaritjes së lodhjes mekanike të mostrës NiTiHf DCT në 180℃
Në eksperimentet në këtë artikull, është vërtetuar se kjo formulë mund të përshtatet me të dhënat e shkallës së rritjes së plasaritjes së lodhjes nga të gjitha eksperimentet dhe mund të përdorë të njëjtin grup parametrash. Eksponenti i ligjit të fuqisë m është rreth 2.2. Analiza e thyerjes së lodhjes tregon se si përhapja mekanike e plasaritjes ashtu edhe përhapja e plasaritjes nxitëse janë thyerje thuajse të çarjes dhe prania e shpeshtë e oksidit të hafniumit sipërfaqësor ka përkeqësuar rezistencën ndaj përhapjes së çarjes. Rezultatet e marra tregojnë se një shprehje e vetme empirike e ligjit të fuqisë mund të arrijë ngjashmërinë e kërkuar në një gamë të gjerë kushtesh ngarkimi dhe konfigurimesh gjeometrike, duke siguruar kështu një përshkrim të unifikuar të lodhjes termo-mekanike të lidhjeve të kujtesës së formës, duke vlerësuar kështu forcën lëvizëse.
Fig. 4 Imazhi SEM i thyerjes së mostrës NiTiHf DCT pas eksperimentit të rritjes së plasaritjeve të lodhjes mekanike 180 ℃
Figura 5 Imazhi SEM i thyerjes i mostrës NiTiHf DCT pas eksperimentit të rritjes së plasaritjes së lodhjes nën ngarkesë konstante të paragjykimit prej 250 N
Në përmbledhje, ky punim kryen eksperimente të pastra mekanike dhe nxitëse të rritjes së çarjeve të lodhjes në lidhjet e memories të pasura me nikel NiTiHf në formë të temperaturës së lartë për herë të parë. Bazuar në integrimin ciklik, propozohet një shprehje e rritjes së plasaritjes me ligj të tipit të Parisit për të përshtatur shkallën e rritjes së plasaritjes së lodhjes të çdo eksperimenti nën një parametër të vetëm
Koha e postimit: Shtator-07-2021