Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Pieczyska E., Tobushi H.

Mechanics and Control

|

2011

|

Vol. 30, no. 1

20-26

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.

2

Termomechaniczne aspekty przemiany fazowej w stopie TiNi z pamięcią kształtu indukowanej naprężeniem

Pieczyska E.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 11

958-961

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sprzężeń termodynamicznych zachodzących podczas indukowanej naprężeniami przemiany fazowej w stopach TiNi z pamięcią kształtu. Wykazano, że przemiana martenzytyczna wprost i odwrotna, zachodząca podczas pseudosprężystego odkształcania tych stopów, ma charakter niejednorodny. Makroskopowo rozwija się w zlokalizowanych cienkich pasmach, podobnych do pasm Lüdersa, w dwóch prawie prostopadłych kierunkach, co udokumentowano stosując metodę badań w podczerwieni oraz fotografując relief na powierzchni próbki.

EN

Experimental investigations of thermomechanical couplings related to stress-induced martensite transformation in shape memory alloy (SMA) are presented in the paper. TiNi shape memory alloy specimens were subjected to uniaxial tensile tests carried out with various strain rates on an MTS testing machine (Fig. 1). The tem-perature changes, accompanying the process of stress-induced martensite transformation were recorded with use of a thermovision camera. It was shown that the martensite forward and reverse transformation, related to the SMA pseudo-elastic behavior, can occur and develop in inhomogeneous way in Lüders-like bands [3-5]. Nucleation and development of the phase transformation fronts in the SMA recorded by infrared camera were studied. Narrow bands of considerably higher temperature corresponding to the martensitic phase, starting from the central part of the specimen and developing towards the specimen grips, were recorded. Next, the upswing region was observed, manifested by the more advanced and more homogeneous stage of the phase transformation, accompanied by the more uniform temperature distribution. The inclined bands of heterogeneous temperature distribution were observed also during the unloading process of the SMA, while the reverse transformation accompanied by the temperature decrease took place [14]. The martensite transformation heterogeneity was confirmed by infrared technique and by photographs of the SMA specimen surface relief (Fig. 2). Thermomechanical aspects of the exothermic martensitic forward and the endothermic reverse transformations for various strain rates were analyzed.

3

Development of deformation texture of austenic steel wires

Ratuszek W., Kowalska J., Bunsch A., Rumiński M., Zielińska-Lipiec A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

167-174

EN

The present work refers to a development of texture and microstructure in wires of AISI 302 austenitic steel subjected to multistage drawing process. The analysis of texture focused on pole figures, orientation distribution functions (ODFs) and inverse pole figures. The texture measurements were conducted on the sections parallel to the wire axis. The microstructure was observed using optical and transmission electron microscopes. The martensitic transformation ( γ—> α') was induced by plastic deformation in the whole range of deformations. The texture development of both phases i.e. austenite and martensite was analysed. The texture components were characterized by crystallographic direction parallel to the axes of the wires. The <1 l l> and <001> orientations were main components of the austenite texture, while, in the martensite they were <110> and <021> ones. The equiaxial grains of austenite containing annealing twins were observed within the microstructure in the initial state. During the deformation process the shape of austenite grains changed into long slim bands parallel to the drawing direction. Many shear bands were observed in the microstructure at large deformations. The martensite, which formed as a result of deformation induced transformation ( γ—>α'), influenced properties of the steel. The hardening of the material resulted from a significant increase of the volume fraction of the α'-martensite in the structure of the steel.

PL

Prezentowana praca dotyczy rozwoju tekstury i mikrostruktury austenitycznych drutów ze stali AISI 302 poddanych procesowi wielostopniowego ciśnienia. Analizę tekstur przeprowadzono w oparciu o figury biegunowe, funkcje rozkładu orientacji FRO oraz odwrotne figury biegunowe. Pomiaru dokonano na przekroju podłużnym drutu. Mikrostrukturę obserwowano stosując mikroskop optyczny i transmisyjny mikroskop elektronowy. Odkształcenie plastyczne indukowało przemianę martenzytyczną γ—> α' w całym zakresie odkształcenia. Obserwowano rozwój tekstury zarówno austenitu jak i martenzytu. W teksturze austenitu dominowaly orientacje <111> i <001> równoległe do osi drutu. Głównymi składowymi tekstury odkształcenia martenzytu były <110> i <021>. W stanie wyjściowym w mikrostrukturze obserwowano równoosiowe ziarna austenitu z bliźniakami wyżarzania. Po odkształceniu ziarna przybierały postać długich cienkich pasm rownoległych do kierunku ciągnienia. W mikrostrukturze materiału obserwowano liczne pasma ścinania. Martenzyt powstały w wyniku przemiany γ—> α' indukowanej odkształceniem wywierał istotny wpływ na własności stali. Martenzyt przy znacznym udziale objętościowym w strukturze prowadził do umocnienia materiału.

4

Żeliwo sferoidalne ausferrytyczne

Myszka D.

Inżynieria Powierzchni

|

2007

|

nr 3

66-69

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego (ang. ADI - Austempered Ductile Iron), obejmującą sposób jego otrzymywania, właściwości, zastosowanie itd. Zaprezentowano również analizę mikrostrukturalną ausferrytycznej osnowy żeliwa ze szczególnym uwypukleniem roli austenitu i jego przemian procesie umocnienia. Stwierdzono, że część austenitu obecnego w osnowie żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego będzie ulegać efektowi TRIP (Transformation Induced Plasticity), który może determinować własności mechaniczne tego materiału.

EN

In the article the characterization of the austempered ductile iron (ADI) is presented. It covers: manufacturing process, properties of the material, ADI application, etc. Microstructure analysis of ausferritic mat r-ix of ductile iron was carried on with particular interest in influence of austenite and its transformations on the hardening process. It was concluded that some part of austenite in the ADI matrix was changed by TRIP effect (Transformation Induced Plasticity) and finally this effect could determine mechanical properties of ADI.

5

Thermal and microstructural evolution during the crystallization of a Ni50Ti32Hf18 melt spun ribbon

Santamarta R., Pasko A., Pons J., Cesari E., Ochin P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

881-889

EN

A partially amorphous Ni50Ti32Hf18 melt spun ribbon has been characterized by means of calorimetry (DSC) and transmission electron microscopy (TEM). Special emphasis has been given to the crystallization process of the amorphous regions, studying the evolution of the microstructure and the martensitic transformation. Although several crystallization procedures have been carried out by thermal treatments, either slightly under or over the crystallization temperature, TC, measured by DSC, the final microstructure and calorimetric behavior of the fully crystalline samples does not depend on the applied temperature. The fully crystalline samples contain regions with small crystallites produced during the thermal treatment together with the large crystals originated during the melt-spinning. At room temperature (RT), both types of crystals are in martensitic state. However, the new crystallized regions with small grain size show notably lower transformation temperatures and wider hysteresis as compared to the big crystals already existing before the crystallization treatments. In addition to that, a supplementary mechanism, apart from the crystal size, affects the transformation temperatures, likely related to the higher energy surface of the crystalline-amorphous interfaces.

PL

częściowo amorficzne taśmy stopu Ni50Ti32Hf18 odlewane na walcu miedzianym badano metodami DSC i TEM. Szczególną uwagę zwrócono na proces krystalizacji regionów amorficznych pod kątem przemiany martenzytycznej. Jakkolwiek procesy krystalizacji prowadzono wielokrotnie poniżej lub powyżej temperatury krystalizacji Tc, to stwierdzono, że finalne mikrostruktury krystaliczne nie zależą od temperatury krystalizacji. Całkowicie skrystalizowane próbki posiadają mikrostrukturę składającą się z dużych kryształów powstałych przy odlewaniu i małych utworzonych podczas krystalizacji. W temperaturze pokojowej obydwa rodzaje krystalitów posiadają strukturę martenzytyczną, jakkolwiek drobne krystality wykazują niższą temperaturę transformacji i szerszą histerezę w porównaniu do dużych kryształów. dodatkowy wpływ na mechanizm przemiany posiadają czynniki związane z energią granic faz amorficznych i krystalicznych.

6

Structure of porous samples of Co-Cr-Mo alloy

Oksiuta Z., Dąbrowski J. R., Ratuszek W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

949-960

EN

This paper presents the results of structural examination of porous Co-Cr-Mo alloy for bio-implants samples received after different stages of technological powder metallurgy (PM) process. The material tests were conducted on the powder obtained using the water atomization process and subsequent annealing in hydrogen, followed by green compacts sintering, rotary cold repressing (on PXW100A press), as well as the final heat treatment. The powder particles of the Co-Cr-Mo alloy, after water atomisation, have a dendritic alpha-Co phase structure with a small volume of the hexagonal phase. The annealing in hydrogen atmosphere develops the isothermal epsilon-martensite transformation (fcc→hcp). The process of the green compacts sintering at the temperature of 1150°C shows a homogenous alpha-Co fine-grained structure, but the mechanical properties of samples are not satisfactory. The rotary cold repressing process causes an increase in the density and a rise in the strength parameter and hardness of samples, but the volume of the hcp-phase structure increases to 90%. The volume of the hcp-phase structure consistently increases together with the number of the repressing rotations. The temperature of the final heat treatment exerts favourable changes on the phase structure and the mechanical properties of samples. The samples after solution treatment at the temperatures ranging from 1150°C to 1250°C obtained a homogenous alpha-Co structure, good ductility and the highest mechanical properties.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań strukturalnych próbek otrzymanych ze stopu Co-Cr-Mo na bio-implanty, metodą metalurgii proszków (MP), po różnych etapach procesu technologicznego. Badaniom poddano materiał wyjściowy - proszek po rozpyleniu wodą i wyżarzaniu w wodorze, następnie badano próbki po spiekaniu, doprasowaniu obwiedniowym na zimno oraz końcowej obróbce cieplnej. Bezpośrednio po rozpyleniu wodą cząstki proszku stopu Co-Cr-Mo mają dendrytyczną strukturę roztworu stałego alpha-Co (RSC) oraz niewielkie ilości fazy epsilo-Co. Proces wyzarzania proszku w wodorze w temperaturze 1000C powoduje, na skutek izotermicznej przemiany martenzytycznej, zwiekszenie udziału objetościowego fazy heksagonalnej. Po spiekaniu w temperaturze 1150°C i wolnym chłodzeniu wraz z piecem próbki, o porowatosci ok. 30%, posiadaja jednorodną strukturę alpha-Co, drobne ziarno stosunkowo słabe właściwości mechaniczne. Proces doprasowania spowodował znaczące zwiększenie gęstości, podwyzszenie wartości umownej granicy plastyczności oraz mikrotwardości, przy czym udział fazy heksagonalnej zwiekszył się wraz ze zwiekszeniem stopnia odkształcenia próbek.

7

Selection rules for the production of bulk metallic glass precursors for shape memory materials

Kolomytsev V., Pasko A., Sezonenko A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

825-840

EN

The paper is focused on the development of the following technological paths: (metallic melt) › (bulk metallic glass precursor of shape memory material) › (superplastic deformation on heating through the supercooled liquid region) › (crystallization and final microcrystalline material with martensitic transformation in a predetermined temperature range). Main attention is paid to design of multicomponent (Ti,Zr,Hf)A(Co,Ni,Cu,Pd) B alloys with compositions varied around an effective intermetallic compound AB (A:B = 45:55; 50:50; 55:45). One of the challenging problems here is to find a chemical composition window of our multicomponent systems fitting the known empirical rules for a high amorphization ability and keeping the martensitic transformation and good shape memory properties after crystallization.

PL

Artykuł przedstawia rozwój następującej ściezki technologicznej: (ciecz metaliczna) - (masywne szkło metaliczne jako prekursor materiału z pamięcią kształtu) - (nadplastyczne odkształcenie w zakresie cieczy przechłodzonej) - (krystalizacja w określonym zakresie temperatur i uzyskanie końcowego mikrokrystalicznego materiału z przemiana martenzytyczną). Główną uwagę zwrócono na zaplanowanie wieloskładnikowych stopów (Ti, Zr, Hf)A(Co, Ni, Cu, Pd)B o składzie zmieniajacym się w poblizu składu związku międzymetalicznego AB. Jednym z podstawowych problemów jest znalezienie zakresu składów chemicznych dla układów wieloskładnikowych, pasujących do znanych regułempirycznych tworzenia stopów o dużej zdolności do amorfizacji, i równocześnie zachowania przemiany martenzytycznej oraz dobrego efektu pamięci kształtu po krystalizacji.

8

Micromechanical modelling of stress-induced phase transition in shape memory alloys

Petryk H., Stupkiewicz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

765-777

EN

A micro-mechanical model of stress-induced martensitic transformation in shape memory alloys is presented. A laminated microstructure of austenite and martensite phases is assumed along with a time-independent thermodynamic criterion for phase transformation. In numerical examples, the pseudoelastic behaviour of single crystals of CuZnAl and CuAlNi shape memory alloys is investigated. Several aspects are examined, including the effects of the loading direction, external constraints, detwinning, and instability of macroscopically uniform transformation.

PL

W pracy przedstawiono mikro-mechaniczny model przemiany martenzytycznej aktywowanej naprężeniem w stopach z pamiecią kształtu. Mikrostruktura faz austenitu i martenzytu posiada płytkowy charakter zgodnie z niezależnym od czasu kryterium termodynamicznym przemiany fazowej. Na przykładzie numerycznych obliczeń przedstawiono analizę zjawiska pseudosprężystości monokryształów ze stopów CuZnAl i CuAlNi wykazujących efekt pamięci kształtu. Zbadano kilka aspektów zjawiska zawierających m.in. efekty kierunku obciażenia, ekstremalnych ograniczeń, zanikanie bliźniaków i niestabilność makroskopowo jednorodnej przemiany.

9

Ferromagnetic shape memory alloys: an overview

Cesari E., Pons J., Santamarta R., Segui C., Chernenko V. A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

779-789

EN

Ferromagnetic shape memory alloys (FSMA) have the unique capability to exhibit the thermoelastic martensitic transformation and rearrangement of martensitic variants by applying a magnetic filed, in addition to temperature and/or stress changes as in conventional shape memory alloys. The different mechanisms which can produce a shape change under a magnetic field and their relation with the magnetocrystalline anisotropy are discussed. The transformation sequences and martensitic structures are reviewed, particularly in Ni-Mn-Ga alloys as the best known system and representative of the martensites appearing in most FSMA systems. Some transformation features of more recently developed FSMA, namely Ni-Co-Al and Co-Ni-Ga, are also considered.

PL

Ferromagnetyczne stopy z pamięcią kształtu (FSMA) wykazuja inikalną zdolność do termospręzystej przemiany martenzytycznej i reorganizacji wariantów martenzytu w polu magnetycznym, w dodatku do przemian wywołanych zmianami temperatury i/lub naprężeniam, podobnych jak w konwencjonalnych stopach z pamięcią kształtu. w pracy przedyskutowano różne mechanizmy, które mogą wytwarzać zmianę kształtu w polu magnetycznym i ich związek z anizotropią magnetyczną. Przedstawiono przegląd sekwencji przemian i struktur martenzytu, w szczególności w stopach Ni-Mn-Ga, jako należacych do układu najlepiej znanego i reprezenattywnego dla wiekszości ferromagnetycznych stopów z pamięcią kształtu. Pewne cechy charakterystyczne przemiany w ostatnio rozwijanych ferromagnetycznych stopach z pamiecią kształtu Ni-Co-Al i Co-Ni-Ga zostały także przedyskutowane.

10

Effect of Cu additions in Ni49.8Ti40.2Hf10 shape memort alloys

Vermaut P., Chastiaing K., Ochin P., Segui C., Lavall J. Y., Portier R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2004

|

Vol. 49, iss. 4

869-879

EN

The effect of the combination of two different additions on NiTi shape memory alloy is not straight forward. In order to investigate the effect of Hf and Cu additions on the martensitic transformation, a set of 5 alloys has been prepared with the following compositions: Ni49.8-xCu xTi40.2Hf10 with x = 0, 6, 10, 15, 20. The transformation temperatures and the microstructures obtained have been analysed by differential scanning calorimetry and transmission electron microscopy. Whereas the hysterese are smaller with the addition of Cu like in the ternary Ti50Ni50-xCux alloys, the Ms martensitic transformation temperatures decrease rapidly. The structure of the B19' martensite has been also modified with a decrease of the unit cell monoclinicity. The twining modes are not modified but the martensite plates are longer and contain fewer defects with comparison to the ternary NiTiHf alloy. Internal friction analysis has been carried out in order to compare the damping properties of the NiTiHf10, Cu10 and Cu15 alloys. It appears that the Hf addition decreases the damping properties in comparison to the Ni 50Ti50, while the addition of Cu to NiTiHf10 improves these properties. The evolution of the shear modulus with temperature in the Hf containing alloys is different from that of NiTi ones, with a shear modulus higher in martensite than in austenite.

PL

Efekt wprowadzenia dwóch różnych dodatków do stopu NiTi wykazującego pamięć kształtu nie jest dotychczas dokładnie poznany. W celu zbadania wpływu dodatków Hf oraz Cu na przemianę martenzytyczną przygotowano zestaw 5 stopów o nastepujących składach: Ni49.8-xCuXTi40.2Hf10, gdzie x=0,6, 10, 15, 20. Temperatury przemiany i mikrostruktura stopów były analizowane przy uzyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Podczas gdy histerezy zmniejszają sie wraz z dodatkiem Cu podobnie jak w potrójnych stopach Ti50Ni50-xCux, temperatury Ms przemiany martenzytycznej gwałtownie spadają. struktura martenzytu B19' również ulega modyfikacji poprzez zmniejszenie się jednoskośności komórki elementarnej. Sposób bliźniakowania nie ulega modyfikacji lecz płytki martenzytu są dłuższe i zawierają mniej defektów w porównaniu do potrójnego stopu NiTiHf. Analize tarcia wewnętrznego prowadzono w celu porównania własności tłumiacych stopów NiTiHf10 oraz zawierających 10 i 15%Cu. Okazuje sie, że dodatek Hf obniża własności tłumiące w porównaniu do stopu Ni50Ti50, podczas dgy dodatek Cu do stopu NiTiHf10 poprawia te własności. Zmiany modułu sprężystości poprzecznej z temperaturą w stopach zawierajacych Hf różnią się od stopu NiTi i moduł ten jest wyższy w martenzycie niż w austenicie.

11

Microstructure and martensitic transformation of CuAlNi and CuAlNiZr melt spun ribbons with shape memory effect.

Dutkiewicz J., Czeppe T., Morgiel J.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 3

475-478

EN

The reversible martensite transformation in CuAlNi and CuAlNiZr bulk alloy and melt spun ribbons was investigated using microcalorymetry and electron microscopy. The addition of Zr to CuAlNi resulted in precipitation of Cu2AlZr type phase containing 42.4at.%Cu, 12.5at.%Ni, 22.1at.%Al and 23.1at.%Zr. These precipitates lowered grain size in bulk and in ribbons down to 100 and 1 micrometer respectively. The higher cooling rate caused decrease of Ms in both alloys by 20 and 110 degrees centigrade respectively. Simultaneously, both the width of martensite plates and the diameter of (CuNi)2AlZr precipitates decreases down to 0.1-0.01 micrometer to 0.02 micrometer respectively. The martensitic transformation hysteresis in ribbons is wider than in bulk material.

12

Cu-Al-Nb - New shape memory alloys.

Lelątko J., Morawiec H., Koval Yu.N., Kolomytsev V.I.

Inżynieria Materiałowa

|

1998

|

R. XIX, nr 3

471-474

EN

A new series of high temperature copper based shape memory alloys has been investigated. These alloys contain 13.5wt%Al, 0.27 - 7.86wt%Nb and balance copper. The martensitic start transformation temperatures are above 300 degrees centigrade. The primary precipitates of two types of phases based on niobum were found in the structure. These alloys have very good shape recovery (98%) which slowly decreases with increasing of niobum contain. The presence of primary precipitates in these alloys leads to their high deformability. The elongation exceed 12% at the strength about 700MPa.