Shape memory alloys: multi-purpose functional materials

• Autorzy: Van Humbeeck J.

Warianty tytułu

PL

Stopy z pamięcią kształtu: wielozadaniowe materiały funkcjonalne

• Konferencja: Thermoelastic and magnetoelastic intelligent materials (10-13 October 2004 ; Niedzica)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Shape memory alloys (SMA) are not exclusively derived from intermetallic compounds. Also solid solutions based on an element having allotropie phases or specific Fe-based alloys with a gamma-epsilon transition or certain alloys showing a cubic to tetragonal phase have clearly revealed similar functional properties as some definite intermetallic solid solutions with a bcc-parent phase. However so far only the intermetallic structures became successful industrial alloys. The first condition for good shape memory effects (SME) is the occurrence of a reversible (thermo-elastic) martensitic transformation. Other important factors for successful SME is the ability of matrix strengthening by ordering, precipitation or cold deformation. The combination of those requirements are excellently fulfilled by the NiTi intermetallic compound, being presently the far most applied system. Also ß-Hume-Rothery phases such as the ß Cu-, Ag-, Au-based alloys, or intermetallic phases such as ß Cu-Zr and ß Ni-Al are very much investigated. This paper will describe and compare those important intermetallic SMA and the alloys derived there of.

PL

Stopy z pamięcią kształtu (SMA) nie są wyłącznie związkami międzymetalicznymi. Także roztwory stałe, bazujace na pierwiastkach występujących w postaci faz alotopowych, lub niektóre stopy na bazie Fe, podlegające przemianie gamma-epsilon i z przemianą fazy regularnej w tetragonalną mają podobne własności funkcjonalne jak określone roztwory stałe, z fazą macierzystą o strukturze bcc. Jednakże, jak dotychczas, jedynie zwiazki miedzymetaliczne znalazły zastosowanie jako stopy przemysłowe. podstawowym warunkiem dla uzyskania dobrego efektu pamięci kształtu (SME) jast wystepowanie odwracalnej przemiany martenzytycznej. Inny ważny warunek uzyskania dobrego efektu pamięci kształtu to możliwość umocnienia fazy macierzystej poprzez uporządkowanie atomowe, wydzieleniowe lub poprzez przeróbkę plastyczną na zimno. zwiazek międzymetaliczny NiTi, majacy obecnie najwieksze zastosowanie, wykazuje doskonałą kombinację powyższych wymagań. Intensywnie badane sa także stopy na bazie beta Cu-, Ag-, i Au, należące do faz beta- Hume-Rothey'ego i fazy międzymetaliczne takie jak beta Cu-Zr i beta Ni-Al. w artykule przedstawiono i porównano ważne zwiazki miedzymetaliczne wykazujace efekt pamięci kształtu i stopy pochodne.

Słowa kluczowe

EN

shape memory; intermetallic compounds

PL

stopy z pamięcią kształtu; związki międzymetaliczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 49, iss. 4
• Strony: 735--752
• Opis fizyczny: Bibliogr. 58 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Van Humbeeck J.

• Kasteelpark Arenberg 44, B-3001 Leuven, Belgium

Bibliografia

• [1] M. Cohen. G. B. Olson, P. C . Clapp. Proceedings of ICOMAT-79, Edit. Office: Dep. Mat. Science & Eng. MIT. Cambridge, p. l.
• [2] L. Delaey, M. Chandrasekaran, M. Andrade, J. Van Humbeeck, Proceedings of the International Conference on Solid-Solid Phase Transformation. Publ. by Met. Society of AIME, ISBN 0.89520-452-5, p. 1429.
• [3] T. M aki, T. Tamura, Proceedings ICOMAT-86, Ed. Japanese Institute of Metals, 936 (1986)
• [4] J. Van Humbeeck, M. Chandrasekaran, R. StaImans. Proceedings ICOMAT-92, Ed. Monterey Institute of Advanced studies, Monterey, CA, USA, 1015, 1993.
• [5] Q. Gu, J. Van Humbeeck, L. Delaey. Journal de Physique IV Col. C3 4 C3-I35 (1994).
• [6] J. Van Humbeeck, Transactions ASME 121, 98 (1999)
• [7] J. Perkins, D . Hodgson, The two-way shape memory effect, in: T. W. Ducrig, K. N. Melton. D. Stockel. C. M. Wayman (Eds). Engineering aspects of shape memory alloys. Butterworth-Hcinemann Ltd. London. 195-206 (1990).
• [8] J . Perkins. R. O. Sponholz, Met. Trans A 15, 313 (1984).
• [9] G. Guenin, The two way memory effect in relation to the nucleation and growth of martensite, in: E. Hornbogen. N. Jost (Eds.), The martensitic transformation in science and technology, DGM Informations-gesellschaft, Oberursel, 39-52 (1989).
• [10] K. Otsuka, K. Shimizu, International Metals Reviews 31,93 (1986).
• [11] T. W. Duerig, R. Zadno, An engineer's perspective of pseudoelasticity, in: T. W. Duerig, K. N. Melton, D. Stockel, C. M. Wayman (Eds.), Engineering aspects of shape memory alloys, Butterworth-Heinemann Ltd, London. 369-393, 1990.
• [12] S. M. Russell, D. E. Hodgson, F. Basin, Proceedings of the Second International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies. SMST, Santa Clara, 429, 1997.
• [13] C. S. Zhang, Y. Q. Wang, J. X. Cheng. C. L. Zhao, Proceedings of the First International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, MIAS, Monterey, 383 1994.
• [14] T. W. Duerig, A. R. Pelton, D. Stockel, Metall 50, 569 (1096).
• [15] K. N. Melton, in: C. Yougi, T. Hailing (Eds.), Shape Memory Materials '94, International Academic Publishers, Beijing, China. 523-529 1994.
• [16] Chapter: Superelastic technology and devices, Proceedings of the First International Conference on Shape Memory and Superelastic Technologies, MIAS, Monterey, 341, 1994.
• [17] P. Sittner. D. Vokoun, G. N. Dayananda, R. Stalmans, Mat. Sci. Eng. 286, 298 (2000).
• [18] J. L. Proft, T. W. Duerig,The mechanical aspects of constrained recovery, in: T. W. Duerig, K. N. Melton, D. Stockel, C. M. Wayman (Eds.), Engineering Aspects of Shape Memory Alloys. Butterworth-Heinemann Ltd, London, 115-129 1990.
• [19] M. Kapgan , K. N. Melton, Shape memory alloy lube and pipe coupling in: T. W. Duerig. K. N. Melton, D. Stockel, C. M. Wayman (Eds.). Engineering Aspects of Shape Memory Alloys. Butterworth-Heinemann Ltd. London. 137-148 1990.
• [20] R. Stalmans, L. Delaey. J. Van Humbeeck, Proceedings Mat. Res. Soc. Symp, E. P. George, R. Gotthardt, K. Otsuka, S. Trolier-McKinstry, M. Wun-Fogle (Eds.), 459: Materials for Smart Systems II, Materials Research Society, Pittsburgh, 119 1987.
• [21] D. Vokoun, R. Stalmans, SPIE 3667, 825 (1909).
• [22J Y. Zheng, L. Cui, D. Zhu, D. Yang, Materials Letters 43, 91 (2000).
• [23] R. M. Banks, M. C. Fleming, Journal de Physique Col. C-4 833 (1982).
• [24] J. Van Humbeeck, R. Stalmans, P. A. Besselink, Shape memory alloys, in: J. Helsen, H. Breme (Eds.), Metals as biomaterials, John Wiley & Sons, 73-100 1998.
• [25] K . Ikuta. Proceedings of the IEEE Workshop, 2156 1990.
• [26] P. Wollants, M. De Bonte. L. Delaey, J . Roos, Z. Metallk. 74. 146 (1979).
• [27] J. Van Humbeeck, Mat. Sci. Eng. A 273-275, 134 (1999).
• [28] T. Tadaki, Cu-based shape memory alloys, in: K. Otsuka and C. M. Wayman (Eds.), Shape Memory Materials. Chapter 3, Cambridge Univ. Press, 284 pp., ISBN 052144487 (1998).
• [29] T. Saburi, Ti-Ni shape memory alloys, in: K. Otsuka and C. M. Wayman (Eds.), Shape Memory Materials. Chapter 3, Cambridge Univ. Press, 1998.
• [30] D. Treppman, E. Hornbogen, D. Wurzel, Proceedings ICOMAT-95, R. Gotthardt. J. Van Humbeeck (Eds.), Journal dc Physique IV, Colloque C8, Suppl. au Journal de Physique III, 5, 569 1995.
• [31] C. M. Wayman, MRS Int’l. Mtg. on Adv. Mats. 9, MRS, 63 (1989).
• [32] T. Todoriki, H. Tamura, Trans, of the Jap. Inst, of Metals 28, 83 (1987).
• [33] M. Nishida, C. M. Wayman, T. Honma, Met. Trans. 17A, 1505 (1986).
• [34] C. M. Wayman, Proceedings Int. Conf. On Man. Transf., The Japanese Institute of Metals (Ed.), 645 (1986).
• [35] K. H. Eckelmeyer, Scripta Met. 10 667 (1976).
• [36] T. Honma, M. Matsumoto, Y. Shugo, I. Yamazaki, Proceedings IC0MAT-79, p. 259.
• [37] V. N. Kachin, Revue Phys. Appl. 24. 733 (1989).
• [38] V. N. Kachin, V. P. Voronin, V. P. Sivokha, V. G. Pushin, Proceedings ICOMAT-95, Part I and II. Lausanne. Gotthardt R. and Van Humbeeck J. (Eds.), Editions de Physique, Journal de Physique IV 5 (8), France. 707 1995.
• [39] T. Saburi, T. Takagaki, S. Nenno, K. Koshino. MRS Intl. Mtg. on Adv. Mats. 9, 147 (1989).
• [40] H. Horikawa, T. Ueki. Trans. Mat. Res. Soc. Jpn. 1813. 1113 (1993).
• [41] K. N. Melton. J. L. Proft, T. W. Duerig, MRS Int'l Mtg. on Adv. Mats. 9, 165 (1989).
• [42] J. H. Yang, J. W. Simpson, Proceedings ICOMAT-95, Pan I and II, Lausanne, R. Gotthardt, J. Van Humbeeck (Eds.), Editions de Physique. Journal de Physique IV 5 (8), France, 771 1995.
• [43] J. H. Mulder. "Investigation of high temperature shape memory alloys from the Ni-Ti-Zr and Ni-Ti-Systems", Ph. D. thesis. Univ. Twente 1995.
• [44] P. Olier. Influence dum ode de fabrication, de la teneur en oxygne et de lajout de zirconium ou dhafnium sur les caracteristiques metallurgiques et les prprits mechaniques, des alliages mmoire de forme de base NiTi", Ph. D. Thesis, Univ. de Paris-sud. U.F.R. Sc. D'Orsay, 1995.
• [45] Krupp GmbH, Fried., Essen, Patenschrift DE-4006076CI, 1990.
• [46] D. N. AbuJudom, P. E. Thoma, M. Y. Kao, D. R. Angst. US Patent 5.114.504, 1992.
• [47] D. R. Angst, P. E. Thoma, M. Y. Kao, Journ. De Physique IV Col. C8. Suppl. Journ. De Physique III 5 (1995) 8-747.
• [48] Proceedings of SMST-94, A. Pelton, D. Hodgson, T. Duerig (Eds), Edition Mias, ISBN 0-9645943-9-7, p. 43 1995.
• [49] H. C. Donkersloot, J. H. N. Van Vucht, Journal of Less-Common Metals 83.
• [50] P. Huisman-Kleinherenbrink, "On the Martensitic transformation temperatures of NiTi and their dependence on alloying elements", Ph. D. Thesis, Univ. Twente (NL), 1991.
• [51] D. Goldberg, Ya Xu, U. Murakami, K. Otsuka, T. Ueki, H. Horikawa, Mat Letters 22, 241 (1995).
• [52] W. Y. Jang, J. Van Humbeeck. L. Delaey, Yu N. Koval, G. S. Firstov. Trans. Mat. Res. Soc. Jpn. 18b, Elsevier. 1109 1994.
• [53] Yu N. Koval, G. S. Firstov, J. Van Humbeeck, L. Delaey, Scripta Met. et Mat. 31, 799 (1994).
• [54] Yu N. Koval, G. S. Firstov, J. Van Humbeeck, L. Delaey, W. Y. Jang, Journ. de Physique IV Col. C8. Suppl. Journ. de Physique 111 5 (1995) C8-1103.
• [55] G. S. Firstov, Yu N. Koval, J. Van Humbeeck, Proceedings ESOMAT-1997, Ed. De Physique IV. Suppl. Journ. de Phys. Ill, 549 1997.
• [56] J. Van Humbeeck, Chapter 3: Shape Memory Alloys, in: Jef. A. Helsen, H. Jrgen Breme (Eds.). Metals as Biomaterials, John Wiley and Sons. 73-100 1998.
• [57] T. Duerig, A. Pelton, D . Stockel, Mat. Science and Engineering A273-275, 149 (1999).
• [58] J. Van Humbeeck, Mat. Science and Engineering A273-275. 134 (1999).