L'alliage di memoria di forma (SMA) anu una risposta di deformazione caratteristica à stimuli termomeccanici. Stimuli thermomechanical urigginari da altu temperature, spustamenti, trasfurmazioni solidu-à-solidu, etc. Transizioni di fasi ciclichi ripetuti portanu à un aumentu graduali di dislocazioni, cusì i zoni untransformed riduceranu a funziunalità di a SMA (chjamata fatigue funziunale) è pruduceranu microcracks, chì eventualmente portanu à fallimentu fisicu quandu u numeru hè abbastanza grande. Ovviamente, capiscenu u cumpurtamentu di a vita di fatigue di queste leghe, risolve u prublema di scarti di cumpunenti caru, è riduce u sviluppu di u materiale è u ciclu di cuncepimentu di u produttu generarà una pressione ecunomica enormi.
A fatigue termo-meccanica ùn hè micca stata scuperta in gran parte, soprattuttu a mancanza di ricerca nantu à a propagazione di crack di fatigue sottu cicli termo-meccanicu. In a prima implementazione di SMA in biomedicina, u focu di a ricerca di fatigue era a vita tutale di campioni "senza difetti" sottu carichi meccanichi ciclichi. In l'applicazioni cù a geometria SMA chjuca, a crescita di crack di fatigue hà pocu effettu nantu à a vita, per quessa, a ricerca si cuncentra in a prevenzione di l'iniziu di crack invece di cuntrullà a so crescita; in l'applicazioni di guida, riduzzione di vibrazioni è assorbimentu d'energia, hè necessariu di ottene u putere rapidamente. I cumpunenti SMA sò generalmente abbastanza grande per mantene a propagazione di crack significativa prima di fallimentu. Dunque, per risponde à i requisiti di affidabilità è di sicurezza necessarii, hè necessariu di capiscenu cumplettamente è quantificà u cumpurtamentu di crescita di crack di fatigue per mezu di u metudu di tolleranza di danni. L'applicazione di metudi di tolleranza di danni chì si basanu nantu à u cuncettu di meccanica di frattura in SMA ùn hè micca simplice. In cunfrontu cù i metalli strutturali tradiziunali, l'esistenza di a transizione di fase reversibile è l'accoppiamentu termo-meccanicu pone novi sfide per descriverà efficacemente a frattura di fatigue è di sovraccarichi di SMA.
I circadori di l'Università Texas A&M in i Stati Uniti anu realizatu esperimenti di crescita di crack di fatigue puramente meccanica è guidata in superalloy Ni50.3Ti29.7Hf20 per a prima volta, è pruposti una espressione di lege di putenza di tipu pariginu integrale chì pò esse usata per Fit the fatigue. tassu di crescita di crack sottu un solu paràmetru. Hè inferitu da questu chì a relazione empirica cù u ritmu di crescita di crack pò esse adattata trà e diverse cundizioni di carica è cunfigurazioni geometriche, chì ponu esse aduprate cum'è un descrittore unificatu potenziale di a crescita di crack di deformazione in SMA. U documentu cunnessu hè statu publicatu in Acta Materialia cù u tìtulu "Una descrizzione unificata di a crescita di crack di fatigue meccanica è di attuazione in leghe di memoria di forma".
Link di carta:
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117155
U studiu trovu chì quandu Ni50.3Ti29.7Hf20 lega hè sottumessu à prova di trazione uniaxial à 180 ℃, l'austenite hè principarmenti elastically deformatu sottu à livellu bassu stress durante u prucessu di carica, è u modulu di Young hè circa 90GPa. Quandu u stress righjunghji circa 300MPa À l'iniziu di a trasfurmazioni di a fase pusitiva, l'austenite si trasforma in martensite induvatu da stress; quandu scaricamentu, martensite-indotta da stress principarmenti subitu deformation elastica, cù un modulu di Young di circa 60 GPa, e poi trasfurmazioni daretu à austenite. Attraversu l'integrazione, u tassu di crescita di crack di fatigue di materiali strutturali hè stata adattata à l'espressione di a lege di putenza di Parigi.
Fig.1 BSE image di Ni50.3Ti29.7Hf20 alea di memoria di forma di alta temperatura è distribuzione di grandezza di particelle d'ossidu
Figura 2 TEM image di Ni50.3Ti29.7Hf20 lega di memoria di forma di alta temperatura dopu u trattamentu termale à 550 ℃ × 3h
Fig. 3 A relazione trà J è da / dN di a crescita di crack di fatigue meccanica di specimen NiTiHf DCT à 180 ℃
In l'esperimenti in questu articulu, hè dimustratu chì sta formula pò cunvene i dati di u tassu di crescita di crack di fatigue da tutti l'esperimenti è ponu aduprà u stessu set di parametri. L'esponente di a lege di putenza m hè circa 2,2. L'analisi di a frattura di fatigue mostra chì a propagazione di crack meccanica è a propagazione di crack di guida sò fratture quasi-cleavage, è a presenza frequente di l'ossidu di hafnium superficia hà aggravatu a resistenza di propagazione di crack. I risultati ottenuti mostranu chì una sola espressione di legge di forza empirica pò ottene a somiglianza necessaria in una larga gamma di cundizioni di carica è cunfigurazioni geometriche, fornendu cusì una descrizzione unificata di a fatica termo-meccanica di leghe di memoria di forma, stimendu cusì a forza motrice.
Fig. 4 Image SEM di a frattura di specimen NiTiHf DCT dopu l'esperimentu di crescita di crack di fatigue meccanica à 180 ℃
Figura 5 Fracture SEM image of NiTiHf DCT sample after driven esperimentu di crescita di crack di fatigue sottu una carica di bias constante di 250 N
In riassuntu, stu documentu cunduce per a prima volta esperimenti di crescita di crack di fatigue meccanica pura è di guida in leghe di memoria di forma NiTiHf ricche di nichel per a temperatura alta. Basatu annantu à l'integrazione ciclica, hè pruposta una espressione di crescita di crack di u putere di a lege di Parigi per adattà à u tassu di crescita di crack di fatigue di ogni esperimentu sottu un solu paràmetru.
Tempu di Postu: Set-07-2021