A shape-memory alloy (SMA) is expected to be applied as intelligent or smart material since it shows the functional characteristics of the shape memory effect and superelasticity. Most SMA elements, with these characteristics, perform cyclic motions. In these cases, the fatigue property of SMA is one of the most important issues in view of evaluating functional characteristics of SMA elements. The fatigue properties are complex since they depend on stress, strain, temperature and their hysteresis. If an SMA is implanted with high-energy ions, the thermomechanical properties of the material may change, resulting in long fatigue life. In the present study, the nitrogen ion implantation was applied to modify the surface of a TiNi SMA tape and the influence of implantation treatment on the bending fatigue properties was investigated.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This work presents fabrication and characterization of Al–Al2O3 composite materials with a 5%, 10%, 15% and 20% volume fraction of reinforcing phase particles. The spark plasma sintering method was applied for the purpose of fabricating these materials. The obtained Al–Al2O3 composites were characterized with an porosity from 1.27% to 5.07%. It was proven that as the content of hard ceramic particles increases in the composite, its density, hardness, and compression as well as tensile strength increase. The conducted study showed that a composite with 20% alumina content is characterized by a larger hardness (1355 MPa) and compression strength (247 MPa).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
A shape memory alloy (SMA) is expected to be applied as intelligent material since it shows the unique characteristics of the shape memory effect and superelasticity. Most SMA elements, with these characteristics, perform cyclic motions. In these cases, fatigue of SMA is one of the important properties in view of evaluating functional characteristics. The fatigue properties are complex since they depend on stress, strain, temperature and time. If SMA is implanted by high energy ions, the thermomechanical properties may change, resulting in long fatigue life. In the present study, the nitrogen ion implantation was applied to modify TiNi SMA wire surface and the influence of implantation treatment on the tensile deformation and bending fatigue properties was investigated.
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.
Stopy z osnową NiTi należą do grupy najlepszych materiałów z pamięcią kształtu. Szeroki zakres zastosowań w medycynie i technice powoduje zwiększenie roli stanu ich powierzchni. Zagadnienia modyfikacji powierzchni stopu NiTi w kontekście polepszenia jej charakterystyk - z jednej strony i zachowania funkcjonalnych własności (efektu pamięci kształtu i pseudo-sprężystości) z drugiej strony, stawiane są coraz częściej. W pracy zaprezentowano próbę oceny zmian własności mechanicznych stopu NiTi implantowanego azotem (zakres dawek IKW-KBKIO"'j/cm2). Wykorzystano test mikroindentacji. Przedstawiono badania wybranych charakterystyk funkcjonalnych, głównie zmian odkształceń odzyskiwanych i trwałych, a także temperatur charakterystycznych implantowanego topu NiTi w warunkach pokojowej i podwyższonej temperatury.
EN
It is well known that the NiTi alloys exhibit extraordinary shape memory and superelastic properties. These properties result from reversible martensitic transformation [1]. The problem of constituting a protective surface coating for the shape memory alloys (SMA) is the most acute for potential applica-tions of this materiał [2+4], Thus, the problem of improving the surface pro-tective properties and maintain the functional properties of SMAs is a subject of research and development [6, 7]. The presented work is focused on investigation of superelastic properties of an eąuiatomic shape memory NiTi alloy with a surface layer generated by means of nitrogen ion implantation (doses Ixl0 17+3xl0 18 j/cm2). We apply the spherical indentation (microiiidenlation) test for study of the superelastic phenomenon.
W niniejszej pracy przedstawiono metodę kształtowania modyfikowanej warstwy wierzchniej stopu Ti-6A1-4V poprzez zastosowanie podwójnej obróbki powierzchni: nasycania termodyfuzyjnego i implantacji jonowej. Przed implantacją, za pomocą technologii azotowania dyfuzyjnego na powierzchni badanego stopu, były wytworzone cienkie warstwy: podwójna tlenowo-azotowa i azotowa (rys. 1). W pracy scharakteryzowano wpływ podwójnej obróbki powierzchni stopu Ti-6A1-4V na jej stan. Ilościowy i jakościowy charakter zmian został określony poprzez badania zmian mikrostruktury, składu fazowego, a także zmianę mikrotwardości modyfikowanej warstwy. W pracy zostało pokazane, że implantacją jonowa spowodowała podwyższenie mikrotwardości podwójnie modyfikowanych warstw na powierzchni stopu Ti-6A1-4V (rys. 5, 6), nie pogarszając przy tym wyjściowych parametrów wcześniej naniesionych powłok.
EN
In present paper the aspects of complex nitriding of titanium alloys by two methods (thermodiffusion saturation and implantation with nitrogen) were examined. Before implantation both thin oxynitride and thick nitride layers have been formed on the Ti-6A1-4V alloy surface (Fig.l). It was shown that nitrogen implantation allows to modify the coatings. Qualitative and quantitative character of changes is determined by the structural and phase state of titanium surface layer achieved previously. It was investigated that nitrogen implantation improves the surface microhardness both nitride and oxynitride coatings (Fig. 5, 6). Our results reveal that the surface hardening without losses of its quality can be achieved by the implantation of nitrogen in oxynitride layer.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.