Влияние термомеханической обработки и последеформационного отжига на фазовые переходы и функциональные свойства в интерметаллидных сплавах NiTi с эффектом памяти формы

Abstract

An experimental study of the effect of severe plastic deformation (SPD) on the functional properties and phase transformations of the NiTi shape memory alloy (SMA) was carried out. A different technologies of thermochemical processing were applied: equal channel angular pressing (ECAP), warm forging (WF) and the combination of ECAP and WF. Measurements of the strain-stress-temperature curves of the SMA samples were carried out using original three-point bending setup. It was demonstrated that the samples, processed by combination of ECAP + WF is the most durable, has a yield stress in the range of 1200-1300 MPa and recoverable deformation of 9-10%, significantly exceeding the parameters of other samples: ECAP - yield stress in the range of 900-1000 MPa, revertible deformation 10-11% and WF - yield stress in the range 500-600 MPa at revertible strain 5-6%. It was proposed to characterize the functional properties of SMAs in term of "energy capacity". Investigated in this paper NiTi alloy treated by technology ECAP + TC now shows a record combination of functional parameters and strength.

• shape memory alloys
• thermoelastic martensite transformation
• nickel titanium
• three-point bending technique
• functional properties

Аннотация (на русском)

Влияние термомеханической обработки и последеформационного отжига на фазовые переходы и функциональные свойства в интерметаллидных сплавах NiTi с эффектом памяти формы

В работе проведено экспериментальное исследование влияния интенсивной пластической деформации (ИПД) на функциональные свойства и фазовые превращения сплава NiTi с эффектом памяти формы (ЭПФ). Применены различные технологии термомеханической обработки: равноканального углового прессования (РКУП), теплой ковки (ТК) и комбинации РКУП и ТК. Измерение зависимости деформация-температура-нагрузка образцов сплавов с ЭПФ проводились на установке трехточечного изгиба. Показано, что образец, прошедший обработку комбинацией РКУП+ТК, является наиболее прочным, имеет предел текучести в диапазоне 1200-1300 МПа и возвратимую деформацию 9-10 %, существенно превышающие параметры остальных образцов (РКУП - предел текучести в диапазоне 900-1000 МПа при возвратимой деформации 10-11 %) и ТК (предел текучести в диапазоне 500-600 МПа при возвратимой деформации 5-6 %). Исходный сплав имел предел текучести - 600 МПа, при возвратимой деформации 6%). Предложено функциональные свойства сплавов с ЭПФ характеризовать термином «энергетическая насыщенность». Исследованный в настоящей работе сплав никелида титана, обработанный по технологии РКУП+ТК демонстрирует рекордное сочетание функциональных параметров и прочности.

For citation

References

1. Sahar A. Fadlallah, Nader El-Bagoury, Sanaa M.F. Gad El-Rab, Rasha A. Ahmed, Ghaida El-Ousamii, An overview of NiTi shape memory alloy: Corrosion resistance and antibacterial inhibition for dental application.// Journal of Alloys and Compounds, Volume 583, 15 January 2014, Pages 455-464
2. Lorenza Petrini, Francesco Migliavacca. Biomedical Applications of Shape Memory Alloys. // Journal of Metallurgy. V. 2011 (2011), Article ID 501483.
3. Guillaume Helbert, Luc Saint-Sulpice, Shabnam Arbab Chirani, Lamine Dieng, Thibaut Lecompte, Sylvain Calloch, Philippe Pilvin, Experimental characterisation of three-phase NiTi wires under tension// Mechanics of Materials, V. 79, December 2014, P. 85-101.
4. В. В. Столяров, Е. А. Прокофьев, С. Д. Прокошкин, С. В. Добаткин, И. Б. Трубицына, И. Ю. Хмелевская, В. Г. Пушин, Р. З. Валиев Структурные особенности, механические свойства и эффект памяти формы в сплавах tini, полученных равноканальным угловым прессованием. //ФММ. 2005. Т.100. № 6. С. 91 102
5. Е. П. Рыклина, С. Д. Прокошкин, А. А. Чернавина. Особенности реализации аномально высоких эффектов памяти формы в термомеханически обработанных сплавах Ti-Ni // Материаловедение, 2012, N № 11.-С.23-31