The influence of repeated heating and cooling process on the transformation characteristics in Ni-Ti alloy

• Autorzy: Kuś K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ procesu wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia na charakterystyki przemian w stopie Ni-Ti

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The transformation characteristics of a near-equiatomic polycrystalline Ni-Ti alloy in an annealed state (600°C/30 min/air-cooling) were determined by DSC measurements in order to investigate the effect of repeated heating and cooling process through the martensitic transformation region. It was observed that transformation profiles exhibited qualitative differences depending on the number of executed heating and cooling cycles. Due to the increasing number of thermal cycles, the forward transformation changed from a one-stage (B2→B19') to a two-stage (B2→R→B19') reaction while the reverse martensitic transformation showed the one-stage character (B19'→B2), independently of the number of achieved cycles. The other thermal properties were also found to change with thermal transformation cycles. Based on the calorimetric results and literature studied, it is thought that observed changes in transformation characteristics can be attributed to the modifications of the alloy microstructure. In this case the introduced defects which are accumulated during the thermal cycles play an important role.

PL

Metodą pomiarów DSC wyznaczano charakterystyki cieplne przemian fazowych w stopie polikrystlicznym Ni-Ti o składzie bliskim równoatomowemu, w stanie po wyżarzaniu (600°C/30 min/chłodzenie w powietrzu) w celu zbadania wpływu procesu wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia w obszarze występowania przemiany martenzytycznej. Stwierdzono, że rejestrowane profile DSC przemian przejawiały jakościowe zmiany w zależności od liczby wykonanych cykli cieplnych. Wraz ze wzrostem liczby cykli przemiana z ang. "wprost" zmieniła się od jednostopniowej (B2→B19') do dwustopniowej (B2→R→B19'), podczas gdy przemiana odwrotna wykazywała sekwencję jednostopniową (B19'→B2), niezależnie od zrealizowanej liczby cykli. Poza tym ustalono, że inne właściwości cieplne również się zmieniają. Na podstawie uzyskanych wyników kalorymetrycznych oraz przeglądu literatury można sądzić, że obserwowane zmiany w charakterystykach cieplnych mogą być spowodowane modyfikacją mikrostruktury stopu. W tym przypadku defekty oraz ich nagromadzenie się wskutek wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia odgrywają główną rolę.

Słowa kluczowe

EN

Ni-Ti alloy; heating cycle; cooling cycles; DSC; transformation behaviour

PL

stop Ni-Ti; nagrzewanie wielokrotne; chłodzenie wielokrotne; metoda DSC

• Wydawca: Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
• Czasopismo: Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 13
• Strony: 203--211
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kuś K.

• Chair of Functional Materials and Nanotechnology, University of Warmia and Mazury in Olsztyn,

Bibliografia

• Eggeler G., Khalil-Allafi J., Gollerthan S., Somsen Ch., Schmahl W., Sheptyakov D. 2005. On the effect of aging on martensitic transformations in Ni-rich NiTi shape memory alloys. Smart Materials and Structures, 14: S186-S191.
• Encyclopedia of Smart Materials. 2002. (Ed) M. Schwartz, John Wiley & Sons, vol. 1-2: p. 951.
• Fremond M., Miyazaki S. 1996. Shape Memory Alloys. in CISM Courses and Lectures, Springer Wien New York, 351: 72.
• Kuś K. 2007. Wybrane charakterystyki funkcjonalne stopu Ni-Ti z pamięcią kształtu w warunkach obciążeń termomechanicznych. Prace naukowe ITWL, 22: 231-243.
• Kuś K., Breczko T. 2010. DSC-investigations of the effect of annealing temperature on the phase transformation behaviours in a Ni-Ti shape memory alloy. Materials Physics and Mechanics, 9(1): 75-83.
• Mackerle J. 2001. Smart materials and structures: FEM and BEM simulations. A bibliography (1997-1999). Finite Elements in Analysis and Design, 37: 71-83.
• Matsumoto H. 1993. Transformation behaviour of NiTi in relation to thermal cycling and deformation. Physica B, 190: 115-120.
• Matsumoto H. 2003. Transformation behaviour with thermal cycling in NiTi alloys. Journal of Alloys and Compounds, 350: 213-217.
• McCormick P.G., Liu Y. 1994. Thermodynamic analysis of the martensitic transformation in NiTi-II. Effect of transformation cycling. Acta Metallurgica Materialia, 42(7): 2407-2413.
• Mehrabi K., Bruncko M., Kneissl A. C. 2009. Effect of thermomechanical training on the transformation temperatures and properties of NiTi melt-spun ribbons. ESOMAT 2009, 06022: 1-6.
• Miyazaki S., Igo Y., Otsuka K. 1986. Effect of thermal cycling on the transformation temperatures of Ti-Ni alloys. Acta Metallurgica, 34(10): 2045-2051.
• Monner H. P. 2005. Smart materials for active noise and vibration reduction. Keynote Paper, Novem-Noise and Vibration: Emerging Methods, Saint-Raphaël, France, 18-21 April, pp. 1-17.
• Nurveren K., Akdogan A., Huang W. M. 2008. Evolution of transformation characteristics with heating/cooling rate in NiTi shape memory alloys. Journal of Materials Processing Technology, 196: 129-134.
• Paula A.S., Canejo J.P.H.G., Martins R.M.S., Braz Fernandez F.M. 2004. Effect of thermal cycling on the transformation temperature ranges of a Ni-Ti shape memory alloy. Materials Science and Engineering, A378: 92-96.
• Shaw J. A., Churchill C.B., Iadicola M.A. 2008. Tips and tricks for characterizing shape memory alloy wire: part 1- differential scanning calorimetry and basic phenomena. Experimental Techniques, 32: 55-62.
• Uchil J., Ganesh Kumara K., Mahesh K. K. 2002. Effect of thermal cycling on R-phase stability in a NiTi shape memory alloy, Materials Science and Engineering, A332: 25-28.
• Wei Z.G., Sandström R., Miyazaki S. 1998. Review Shape-memory materials and hybrid composites for smart systems. Part I. Shape-memory materials. Journal of Materials Science, 33: 3743-3762.
• Wilson S.A, Jourdain R.P.J., Zhang Q., Dorey R.A., Bowen Ch.R., Willander M., Wahab Q.U., Willander M., Al-Hilli S.M., Nur O., Quandt E., Johansson Ch., Pagounis E., Kohl M., Matovic J., Samel B., van Der Wijngaart W., Jager E.W.H., Carlsson D., Djinovic Z., Wegener M., Moldovan C., Iosub R., Abad E., Wendlandt M., Rusu C., Persson K. 2007. New materials for micro-scale sensors and actuators. An engineering review. Materials Science and Engineering, R56: 1-129.
• Wu S.K., Lin H.C., Cheng P.C. 1999. Multi-strengthening effects on the martensitic transformation temperatures of TiNi shape memory alloys. Journal of Materials Science, 34: 5669-5675.