TiNi shape memory alloy tension at various temperatures - infrared imaging of shape memory effect and pseudoelasticity

• Autorzy: Pieczyska E. , Tobushi H.

Warianty tytułu

PL

Badanie stopu TiNi z pamięcią kształtu w procesie rozciągania w różnych temperaturach - efekt pamięci kształtu i pseudosprężystość w technice badań w podczerwieni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mechanical characteristics and the infrared imaging of stress-induced martensite transformation developing in TiNi shape memory alloy (SMA) subjected to tension in various conditions with respect to the SMA austenite finish parameter have been presented. Based on the mechanical curves and their related temperature changes it was found that onset of the martensitic transformation appears at the end of the elastic part of the stress-strain curve, since the temperature starts to increase before the knee in the curve. The uniform temperature distribution observed on the specimen surface at this stage confirms that the initial martensite transformation is macroscopically homogeneous. For the shape memory effect behavior the uniform temperature distribution on the specimen surface was observed during the complete process of the SMA loading which means that the transformation process is macroscopically homogeneous. For the shape memory alloy pseudoelasticity behavior bands of higher temperature have been recorded during the specimen loading and bands of lower temperature during its unloading, manifesting localized Lü ;ders-like deformation, caused by the transformation process. As the transformation advances, the higher temperature changes have been recorded. Taking advantages from the infrared technique a new results concerning nucleation and development of the martensite forward and reverse transformation have been obtained. Finally, some examples of the SMA new applications due to the SMA shape memory effect have been presented and discussed.

PL

W pracy omówiono właściwości stopów z pamięcią kształtu, przedstawiono wyniki własnych badań parametrów mechanicznych w procesie jednoosiowego rozciągania oraz zmian temperatury próbek, otrzymane w sposób bezstykowy za pomocą kamery termowizyjnej o wysokiej czułości. Na podstawie charakterystyk mechanicznych oraz zmian temperatury próbek tego stopu stwierdzono, że indukowana naprężeniem przemiana fazowa inicjuje się pod koniec zakresu sprężystego, zdecydowanie przed plateau, charakterystycznym dla przebiegu przemiany. Zarejestrowane rozkłady zmian temperatury na powierzchni obciążanych próbek pozwoliły wykazać, że przemiana martenzytyczna wprost i odwrotna, odpowiedzialna za pseudosprężystość SMA, zachodzi w sposób niejednorodny. Inicjuje się w postaci cienkich pasm, podobnych do pasm Lü ;dersa, które następnie rozwijają się w dwóch prawie prostopadłych kierunkach. Niejednorodność przebiegu przemiany martenzytycznej udokumentowano w technice badań w podczerwieni oraz fotografując relief na powierzchni próbki. Omówiono przykłady nowych zastosowań stopu z pamięcią kształtu.

Słowa kluczowe

EN

shape memory alloy; TiNi; martensite transformation; shape memory effect; pseudoelasticity

PL

stop z pamięcią kształtu; TiNi; przemiana martenzytyczna; efekt pamięci kształtu; pseudosprężystość

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 30, no. 1
• Strony: 20--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. [14], rys., wykr.

Twórcy

autor

Pieczyska E.

autor

Tobushi H.

• Institute of Fundamental Technological Research, Pawinskiego 5B, 02-106 Warsaw, Poland

Bibliografia

• Tobushi H., Pieczyska E.A., Ejiri Y. and Sakuragi T. 2009, Thermomechanical Properties of Shape-Memory Alloy and Polymer and their Composite. Mechanics of Advanced Materials and Structures, vol. 16, pp. 236-247.
• Pieczyska E. 2008, Analiza doświadczalna właściwości termomechanicznych stopów TiNi oraz poliuretanu z pamięcią kształtu. Prace IPPT/ IFTR Reports, ISBN 978-83-89687-37-1, 3, (in Polish, graphs in English).
• Shaw J.A., Kyriakides S. 1997, On the nucleation and propagation of phase transformation fronts in a TiNi Alloy. Acta Materiala, 45, 2, pp. 683-700.
• Gadaj S.P., Nowacki W.K., Pieczyska E.A. 2002, Temperature evolution in deformed shape memory alloy. Infrared Physics & Tech., 43, pp. 151-155.
• Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., Tobushi H. 2004, Thermomechanical Investigations of Martensite and Reverse Transformations in TiNi Shape Memory Alloy. Bull. Pol. A . Sci Tech Sci 52 (3), pp. 165-171.
• Pieczyska E.A., Gadaj S.P., Nowacki W.K., Tobushi H. 2006, Phase transformation front evolution for stress- and strain-controlled test in TiNi SMA. Experimental Mechanics, vol. 46, No 4, pp. 531-542.
• Dutkiewicz J.M., Maziarz W., Czeppe T, Lityńska L., Nowacki W.K., Gadaj S.P., Luckner J., Pieczyska E.A. 2008, Powder metallurgy technology of NiTi shape memory alloy. Eur. Phys. J., 158, pp. 59-65.
• Murasawa G., Koushinbou M., Yoneyama S., Sakuma T, Takashi M. 2004, Measurement of Inhomogeneous Deformation Behavior Arising in SMA. J. Soc. Mat. Sci., Japan, 53, 9, 999-1005.
• Brinson L.C., Schmidt I., Lammering R. 2004, Stress-indeced transformation behavior of a polycrystalline NiTi shape memory alloy: micro and macromechanical investigation via in situ optical microscopy. J. Mech. Phys. Solids, 52, pp. 1549-1571.
• Daly S., Ravichandran G., Bhattacharya K. 2007, Stress-induced martensitic phase transformation in thin sheets of Nitinol. California Institute of Technology, Acta Materialia, 55, pp. 3593-3600.
• Favier D., Louche H., Schlosser P., Orgeas L., Vacher P., Debove L. 2007, Homogeneous and heterogeneous deformation mechanisms in austenitic polycrystalline Ti-50.8 at.%Ni thin tube under tension. Investigation via temperature and strain fields measurements. Acta Materialia, 55, pp. 5310-5322.
• Pieczyska E.A., Tobushi Hisaaki, Nowacki W.K., Gadaj S.P., Sakuragi Toshimi 2007, Subloop Deformation Behavior of TiNi Shape Memory Alloy Subjected to Stress-Controlled Loadings, Materials Transactions. vol. 48, No 10, pp. 2679-2686.
• Pieczyska E. 2010, Activity of Stress-induced Martensite Transformation in Shape Memory Alloy Studied by Infrared Technique, Journal of Modern Optics. vol. 57, no. 18, pp. 1700-1707.
• He Y.J., Sun Q.P. 2010, Rate-dependent domain spacing in a stretched NiTi strip. Int. J. Solids Struct., 47, pp. 2775-2783.