Lokalny efekt pamięci kształtu w stopie NiTi przed i po implantacji jonowej

• Autorzy: Levintant-Zayonts N. , Kucharski S.

Warianty tytułu

EN

Local Shape Memory Effect in NiTi Alloy before and after ion implantation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zastosowano metodę implantacji jonowej (jako techniki konstytuowania warstw wierzchnich) do modyfikacji własności stopu z pamięcią kształtu (SMA - Shape Memory Alloy) NiTi w postaci martenzytycznej. Przedmiotem badań było określenie zmian własności układu "warstwa implantowana + rdzeń" (rys. 2), powstałego po implantacji azotem (1×1018 j/cm2, 65 keV) stopu NiTi oraz określenie wpływu implantacji jonowej na własności lokalnego efektu pamięci kształtu (EPK). Przedstawiono badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych: wartości charakterystycznych temperatury implantowanego stopu NiTi, a także zmian trwałych odkształceń w zależności od temperatury. Wykorzystano test mikroindentacji i profilometrii skaningowej. Metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) badano mikrostrukturę stopu NiTi, a pomiary RBS zastosowano do oszacowania profili koncetracji pierwiastków po implantacji jonowej. W pracy potwierdzono, że zachowanie materiału NiTi bardzo zależy od temperatury. Pokazano również, że test wgniatania wgłębnika kulistego w powierzchnię może posłużyć do identyfikacji implantowanej warstwy.

EN

Extraordinary shape memory and superelastic properties of Shape Memory Alloy (SMA) are a result of the reversible martensitic transformation effect. Problem of improving of the surface protective properties and maintenance of functional properties of SMAs is the most acute for potential applications of this material and is a subject of research and development. This paper presents a changes of selected mechanical properties of shape memory NiTi alloy surface after nitrogen ion implantation treatment with dose 1×1018 j/cm2 and beam energy 65 keV. For these investigations we used a combination of spherical microindentation and scanning profilometry tests. DSC technique was used to determine critical temperatures of phase transformation of non-implanted and ion implanted NiTi samples. In our studies we consider the "implanted layer+substrate" composites (Fig. 2). We applied the TEM and RBS techniques to investigation the depth distributions of implanted and basic atoms and microstructure of NiTi.

Słowa kluczowe

PL

implantacja jonowa; efekt pamięci kształtu; stopy z pamięcią kształtu; indentacja

EN

ion implantation; shape memory alloy; shape memory effect; indentation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 5
• Strony: 855--861
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Levintant-Zayonts N.

autor

Kucharski S.

• Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Podstawy termomechaniki materiałów z pamięcią kształtu. Pod redakcją W. Nowackiego. IPPT PAN, Ośrodek Mechaniki, Współczesne trendy w mechanice materiałów (1996).
• [2] Naval Research Laboratory website: http://mstd.nrl.navy.mil.
• [3] Machado L. G, Savi M. A.: Medical application of shape memory alloys. J. Of Medical and Biological Research 36 (2003) 683.
• [4] Stróż D.: Oddziaływanie zniekształceń sieciowych na przebieg przemiany martenzytycznej w stopach NiTi. Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego, Katowice (2005).
• [5] Van Humbeeck J.: Non-medical applications of shape memory alloys. Material Science and Engineering A273-275 (1999) 134.
• [6] Pelton A. R., Stckel D., Duerig T. W.: Medical uses of Nitinol. Mater. Sci. Forum 327-328 (2000) 63.
• [7] Xingke Zhao, Wei Cai, Liancheng Zhao: Corrosion behaviour of phosphorus ion-implanted NiTi shape memory alloy. Surface and Coatings Technology 155 (2002) 236÷238.
• [8] Levintant-Zayonts N., Kucharski S.: Analiza zmian pseudosprężystych własności stopu NiTi z pamięcią kształtu spowodowanych implantacją jonową. Inżnieria Materiałowa 1 (2009) 45.
• [9] Hirvonen J. K.: Ion implantation. Academic Press. 1980.
• [10] Shabalovskaya S., Anderegg J., Van Humbeeck J.: Critical overview of Nitinol surfaces and their modifications for medical applications. Acta Biometerialia 4 (2008) 447.
• [11] Czeppe T., Levintant-Zayonts N., Swiatek Z., Michalec M., Bonchyk O., Savitskij G.: Inhomogeneous structure of near-surface layers in the ionimplanted NiTi alloy. Vacuum 83 (2009) 214.
• [12] Green S., Grant D., Wood J.: XPS-characterization of surface modified Ni-Ti shape memory alloy. Materials Science and Engineering A224 (1997) 21.
• [13] Mandl S., Gerlach J., Rauschenbach B.: Surface modification of NiTi for orthopedic braces by plasma immersion ion implantation. Surface & Coatings technology 196 (2005) 293.
• [14] Shevchenko N., Pham M. T., Maitz M. F.: Studies of surface modified NiTi alloy. Applied Surface Science 235 (2004) 126.
• [15] Ju X., Dong H.: Plasma surface modification of NiTi shape memory alloy. Surface and Coatings Technology 201 (2006) 1542.
• [16] Asaoka T., Mitsuo A.: Effect of ion implantation Al on the shape memory properties of NiTi alloy. Materials Transactions Jim 41 (6) (2000) 739÷744.
• [17] Pelletier H., Muller D., Mille P., Grob J.: Structural and mechanical characterization of boron and nitrogen implanted TiNi shape memory alloy. Surface and Coatings Technology 158-159 (2002) 309÷317.
• [18] Meisner L., Sivokha V., Lotkov A., Barmina E.: Effect of ion implantation into shape memory characteristics of NiTi alloy. J. Phys. IV France 112 (2003) 663.
• [19] Meisner L., Sivokha V., Lotkov A., Derevyagina L.: Surface morphology and plastic deformation of the ion-implanted TiNi alloy. Physica B 307 (2001) 251.
• [20] Montmitonnet P., Edlinger M. L., Felder E.: Finite element analysis of elastoplastic indentation: part II – application to hard coatings. Trans. ASME. Journal Tribology 115 (1993) 1015.