Shakl xotirasi qotishmalari (SMA) termomexanik stimullarga xos deformatsiya reaktsiyasiga ega. Termomexanik qo'zg'atuvchilar yuqori harorat, siljish, qattiqdan qattiqga o'zgarishi va boshqalardan kelib chiqadi (yuqori haroratli yuqori tartibli faza ostenit, past haroratli past tartibli faza martensit deb ataladi). Takroriy tsiklik faza o'tishlari dislokatsiyalarning bosqichma-bosqich o'sishiga olib keladi, shuning uchun o'zgartirilmagan joylar SMA (funktsional charchoq deb ataladi) funksionalligini pasaytiradi va mikro yoriqlar hosil qiladi, bu esa oxir-oqibatda raqam etarlicha katta bo'lganda jismoniy nosozlikka olib keladi. Shubhasiz, ushbu qotishmalarning charchoq hayotiy xatti-harakatlarini tushunish, qimmat komponentlar qoldiqlari muammosini hal qilish va materiallarni ishlab chiqish va mahsulotni loyihalash tsiklini qisqartirish katta iqtisodiy bosimni keltirib chiqaradi.
Termo-mexanik charchoq katta darajada o'rganilmagan, ayniqsa, termo-mexanik davrlarda charchoq yoriqlarining tarqalishi bo'yicha tadqiqotlar yo'qligi. SMA ning biomeditsinada erta tatbiq etilishida charchoq tadqiqotining diqqat markazida tsiklik mexanik yuklar ostida "nuqsonsiz" namunalarning umumiy umri bo'ldi. Kichik SMA geometriyasi bo'lgan ilovalarda charchoq yoriqlari o'sishi hayotga juda oz ta'sir qiladi, shuning uchun tadqiqot uning o'sishini nazorat qilishdan ko'ra yoriqlar boshlanishini oldini olishga qaratilgan; haydash, tebranishlarni kamaytirish va energiyani yutish ilovalarida tezda quvvat olish kerak. SMA komponentlari odatda buzilishdan oldin sezilarli yorilish tarqalishini saqlab qolish uchun etarlicha katta. Shuning uchun, kerakli ishonchlilik va xavfsizlik talablariga javob berish uchun, zararga chidamlilik usuli orqali charchoq yoriqlari o'sishi xatti-harakatlarini to'liq tushunish va miqdorini aniqlash kerak. SMAda sinish mexanikasi kontseptsiyasiga tayanadigan zararga chidamlilik usullarini qo'llash oddiy emas. An'anaviy strukturaviy metallar bilan taqqoslaganda, teskari fazaga o'tish va termo-mexanik birikma mavjudligi SMA ning charchoq va ortiqcha yuk sindirishini samarali tasvirlash uchun yangi muammolarni keltirib chiqaradi.
Amerika Qo'shma Shtatlaridagi Texas A&M universiteti tadqiqotchilari Ni50.3Ti29.7Hf20 super qotishmasida birinchi marta sof mexanik va boshqariladigan charchoq yoriqlari o'sishi bo'yicha tajribalar o'tkazdilar va charchoqqa moslashish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan integralga asoslangan Parij tipidagi quvvat qonuni ifodasini taklif qilishdi. bitta parametr ostida yoriq o'sish tezligi. Bundan kelib chiqadiki, yoriqlar o'sishi tezligi bilan empirik bog'liqlik turli xil yuklash sharoitlari va geometrik konfiguratsiyalar o'rtasida o'rnatilishi mumkin, bu SMAlarda deformatsiya yoriqlari o'sishining potentsial birlashtirilgan tavsifi sifatida ishlatilishi mumkin. Tegishli maqola Acta Materialia jurnalida "Shakl xotirasi qotishmalarida mexanik va harakatlantiruvchi charchoq yoriqlari o'sishining yagona tavsifi" sarlavhasi bilan nashr etilgan.
Qog'oz havolasi:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, Ni50.3Ti29.7Hf20 qotishmasi 180 ℃ da bir o'qli valentlik sinoviga duchor bo'lganda, yuklash jarayonida ostenit asosan past kuchlanish darajasida elastik deformatsiyalanadi va Young moduli taxminan 90GPa ni tashkil qiladi. Stress taxminan 300MPa ga yetganda, ijobiy faza o'zgarishining boshida ostenit stress ta'sirida martensitga aylanadi; yuk tushirishda stressdan kelib chiqqan martensit asosan elastik deformatsiyaga uchraydi, Yang moduli taxminan 60 GPa ni tashkil qiladi va keyin yana ostenitga aylanadi. Integratsiya orqali strukturaviy materiallarning charchoq yorilishining o'sish tezligi Parij tipidagi kuch qonuni ifodasiga moslashtirildi.
Fig.1 Ni50.3Ti29.7Hf20 yuqori haroratli shakl xotirasi qotishmasining BSE tasviri va oksid zarralarining o'lchamlari taqsimoti
2-rasm 550 ℃ × 3 soat issiqlik bilan ishlov berishdan so'ng Ni50.3Ti29.7Hf20 yuqori haroratli shakl xotirasi qotishmasining TEM tasviri
3-rasm. 180℃ da NiTiHf DCT namunasining mexanik charchoq yoriqlari o'sishi J va da/dN o'rtasidagi bog'liqlik
Ushbu maqoladagi tajribalarda ushbu formula barcha tajribalardan olingan charchoq yoriqlari o'sish tezligi ma'lumotlariga mos kelishi va bir xil parametrlar to'plamidan foydalanishi mumkinligi isbotlangan. Quvvat qonuni ko'rsatkichi m taxminan 2,2 ga teng. Charchoq sinishi tahlili shuni ko'rsatadiki, mexanik yoriqlar tarqalishi ham, harakatlantiruvchi yoriqlar tarqalishi ham kvazi-yorilishlardir va sirt gafniy oksidining tez-tez mavjudligi yoriqlar tarqalishiga qarshilikni kuchaytirdi. Olingan natijalar shuni ko'rsatadiki, yagona empirik kuch qonuni ifodasi yuklash sharoitlarining keng doirasi va geometrik konfiguratsiyalarda kerakli o'xshashlikka erishishi mumkin, bu bilan shakl xotirasi qotishmalarining termomexanik charchoqlarining yagona tavsifini beradi va shu bilan harakatlantiruvchi kuchni taxmin qiladi.
4-rasm. 180℃ mexanik charchoq yoriqlari o'sishi tajribasidan so'ng NiTiHf DCT namunasining sinishi SEM tasviri
Shakl 5. NiTiHf DCT namunasining 250 N doimiy yuk ostida charchoq yoriqlari o'sishi tajribasidan so'ng sinishi SEM tasviri
Xulosa qilib aytganda, ushbu maqola birinchi marta nikelga boy NiTiHf yuqori haroratli shakl xotirasi qotishmalarida sof mexanik va haydash charchoq yoriqlari o'sishi tajribalarini o'tkazadi. Tsiklik integratsiyaga asoslanib, har bir tajribaning charchoq yoriqlari o'sish tezligini bitta parametr ostida moslashtirish uchun Parij tipidagi kuch-qonun yoriqlari o'sishi ifodasi taklif etiladi.
Yuborilgan vaqt: 2021 yil 07-sentabr